Quando gli astronomi scrutano in profondità nel cielo notturno, osservano come appariva l'universo molto tempo fa. Poiché la velocità della luce è finita, studiare le galassie osservabili più lontane ci permette di intravedere miliardi di anni nel passato, quando l'universo era molto giovane e le galassie avevano appena iniziato a formare stelle. Lo studio di questo "universo primordiale" è una delle ultime frontiere dell'astronomia ed è essenziale per costruire modelli astrofisici accurati e coerenti. Un obiettivo chiave degli scienziati è identificare tutte le galassie nel primo miliardo di anni di storia cosmica e misurare la velocità con cui le galassie crescevano formando nuove stelle.

Negli ultimi decenni sono stati compiuti vari sforzi per osservare galassie lontane, che sono caratterizzati da emissioni elettromagnetiche che diventano fortemente redshift (spostate verso lunghezze d'onda maggiori) prima di raggiungere la Terra. Finora, la nostra conoscenza delle prime galassie si è basata principalmente su osservazioni con il telescopio spaziale Hubble (HST) e grandi telescopi terrestri, che sondano la loro emissione ultravioletta (UV). Però, recentemente, gli astronomi hanno iniziato a utilizzare la capacità unica del telescopio ALMA (Large Millimeter/submillimeter Array) di Atacama per studiare galassie lontane a lunghezze d'onda submillimetriche. Questo potrebbe essere particolarmente utile per studiare le galassie polverose mancate nelle indagini HST a causa dell'emissione UV che assorbe la polvere. Poiché ALMA osserva in lunghezze d'onda submillimetriche, può rilevare queste galassie osservando invece le emissioni di polvere.

In un vasto programma in corso chiamato REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey), gli astronomi stanno usando ALMA per osservare le emissioni di 40 galassie bersaglio all'alba cosmica. Utilizzando questo set di dati, hanno scoperto di recente che le regioni intorno ad alcune di queste galassie contengono più di quanto sembri.

Analizzando i dati osservati per due galassie REBELS, Dr. Yoshinobu Fudamoto dell'Istituto di ricerca per la scienza e l'ingegneria della Waseda University, Giappone, e l'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ), notato una forte emissione di polvere e carbonio ionizzato singolarmente in posizioni sostanzialmente sfalsate rispetto agli obiettivi iniziali. Alla sua sorpresa, anche apparecchiature altamente sensibili come l'HST non sono state in grado di rilevare alcuna emissione UV da queste posizioni. Per comprendere questi misteriosi segnali, Fudamoto e i suoi colleghi hanno indagato ulteriormente sulla questione.

Nel loro ultimo articolo pubblicato su Natura , hanno presentato un'analisi approfondita, rivelando che queste emissioni inaspettate provenivano da due galassie precedentemente sconosciute situate vicino ai due obiettivi originali REBELS. Queste galassie non sono visibili nelle lunghezze d'onda UV o visibili in quanto sono quasi completamente oscurate dalla polvere cosmica. Uno di questi rappresenta la galassia oscurata dalla polvere più lontana scoperta finora.

La cosa più sorprendente di questa scoperta fortuita è che le galassie appena scoperte, che si è formato più di 13 miliardi di anni fa, non sono affatto strane se confrontate con le tipiche galassie della stessa epoca. "Queste nuove galassie sono state perse non perché fossero estremamente rare, ma solo perché sono completamente oscurati dalla polvere, " spiega Fudamoto. Tuttavia, è raro trovare galassie così "polverose" nel primo periodo dell'universo (meno di 1 miliardo di anni dopo il Big Bang), suggerendo che l'attuale censimento della formazione delle prime galassie è molto probabilmente incompleto, e richiederebbe un più profondo, sondaggi alla cieca. "È possibile che finora ci sia mancata fino a una galassie su cinque nell'universo primordiale, " aggiunge Fudamoto.

I ricercatori si aspettano che le capacità senza precedenti del James Webb Space Telescope (JWST) e la sua forte sinergia con ALMA porteranno a significativi progressi in questo campo nei prossimi anni. "Completare il nostro censimento delle prime galassie con le galassie oscurate dalla polvere attualmente mancanti, come quelli che abbiamo trovato questa volta, sarà uno dei principali obiettivi delle indagini JWST e ALMA nel prossimo futuro, ", afferma Pascal Oesch dell'Università di Ginevra.

Globale, questo studio costituisce un passo importante per scoprire quando le primissime galassie iniziarono a formarsi nell'universo primordiale, che a sua volta ci aiuterà a capire a che punto siamo oggi.