Un team internazionale di astronomi ha annunciato oggi la scoperta delle due galassie più antiche e distanti mai viste, risalenti a soli 300 milioni di anni dopo il Big Bang. Questi risultati, ottenuti utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, segnano un'importante pietra miliare nello studio dell'universo primordiale.
Le scoperte sono state fatte dal team JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). Daniel Eisenstein del Centro di Astrofisica | Harvard &Smithsonian (CfA) è uno dei team leader di JADES e ricercatore principale del programma di osservazione che ha rivelato queste galassie. Ben Johnson e Phillip Cargile, entrambi ricercatori presso CfA, e Zihao Wu, Ph.D. di Harvard. studente del CfA, ha ricoperto ruoli importanti.
A causa dell’espansione dell’universo, la luce proveniente dalle galassie distanti si estende a lunghezze d’onda maggiori mentre viaggia. Questo effetto è così estremo per queste due galassie che la loro luce ultravioletta viene spostata verso le lunghezze d’onda dell’infrarosso dove solo JWST può vederla. Poiché la luce impiega tempo per viaggiare, anche le galassie più distanti vengono viste come erano prima nel tempo.
Le due galassie da record si chiamano JADES-GS-z14-0 e JADES-GS-z14-1, la prima è la più distante delle due. Oltre ad essere il nuovo detentore del record di distanza, JADES-GS-z14-0 è notevole per quanto è grande e luminoso.
"Le dimensioni della galassia dimostrano chiaramente che la maggior parte della luce è prodotta da un gran numero di giovani stelle", ha affermato Eisenstein, professore di Harvard e presidente del dipartimento di astronomia, "piuttosto che materiale che cade su un buco nero supermassiccio nella galassia. centro, che sembrerebbe molto più piccolo."
La combinazione dell'estrema luminosità e del fatto che le giovani stelle stanno alimentando questa elevata luminosità rende JADES-GS-z14-0 la prova più sorprendente mai trovata della rapida formazione di galassie grandi e massicce nell'universo primordiale.
"JADES-GS-z14-0 diventa ora l'archetipo di questo fenomeno", afferma il dottor Stefano Carniani della Scuola Normale Superiore di Pisa, autore principale del documento di scoperta. "È sorprendente che l'universo possa creare una galassia del genere in soli 300 milioni di anni."
Le prove dell’esistenza di galassie primordiali sorprendentemente vigorose sono apparse già nelle prime immagini del JWST e sono andate aumentando nei primi due anni della missione. Questa tendenza è contraria alle aspettative che la maggior parte degli astronomi aveva prima del lancio delle teorie sulla formazione delle galassie del JWST.
JADES-GS-z14-0 è stato un enigma per il team JADES quando l'hanno avvistato per la prima volta più di un anno fa, poiché appare abbastanza vicino nel cielo a una galassia in primo piano da non poter essere sicuri che le due galassie non fossero vicine. Ma nell'ottobre 2023, il team JADES ha condotto immagini ancora più profonde (cinque giorni interi con la fotocamera nel vicino infrarosso JWST su un solo campo) e ha utilizzato filtri progettati per isolare meglio le prime galassie.
"Non riuscivamo a vedere alcun modo plausibile per spiegare questa galassia come semplicemente una vicina della galassia più vicina", afferma il dottor Kevin Hainline, professore di ricerca presso l'Università dell'Arizona.
La galassia si trova in un campo dove lo strumento JWST Mid-Infrared ha condotto un'osservazione ultraprofonda. La sua luminosità alle lunghezze d'onda dell'infrarosso intermedio è un segno di emissione di atomi di idrogeno e persino di ossigeno nell'universo primordiale.
"Nonostante sia così giovane, la galassia è già al lavoro per creare gli elementi a noi familiari sulla Terra", ha detto Zihao Wu, coautore di un secondo articolo su questa scoperta, guidato da Jakob Helton, uno studente laureato dell'Università. dell'Arizona.
Incoraggiato, il team ha quindi ottenuto uno spettro di ciascuna galassia e ha confermato le proprie speranze che JADES-GS-z14-0 fosse davvero una galassia da record e che il candidato più debole, JADES-GS-z14-1, fosse quasi altrettanto lontano. .
Un terzo articolo condotto da Brant Robertson, professore presso l'Università della California-Santa Cruz, e Ben Johnson, studia l'evoluzione di questa primitiva popolazione di galassie.
"Questo straordinario oggetto mostra che la formazione delle galassie nell'universo primordiale è molto rapida e intensa", ha detto Johnson, "e JWST ci permetterà di trovare più di queste galassie, forse quando l'universo era ancora più giovane. È una meravigliosa opportunità per studiare come iniziano le galassie."
Tutti e tre i documenti sono attualmente disponibili su arXiv server di prestampa.
Ulteriori informazioni: Una splendente alba cosmica:conferma spettroscopica di due galassie luminose a z∼14, arXiv:2405.18485 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2405.18485
Rilevazione fotometrica JWST/MIRI a 7,7 μm del continuo stellare ed emissione nebulare in una galassia a z>14, arXiv:2405.18462 [astro-ph.GA] arxiv.org/abs/2405.18462
Brant Robertson et al, Prime galassie nel campo delle origini di JADES:funzione di luminosità e densità del tasso di formazione stellare cosmica 300 milioni di anni dopo il Big Bang, arXiv (2023). DOI:10.48550/arxiv.2312.10033
Informazioni sul giornale: arXiv
Fornito dal Centro di Astrofisica Harvard-Smithsonian
