Astrofisica | Studio con partecipazione Unife "fotografa" due galassie all’alba del Cosmo

Appena pochi giorni dall’inizio delle operazioni scientifiche, il James Webb Space Telescope (JWST) è stato in grado di rivelare la luce proveniente da due galassie tra le primissime dell’universo primordiale, tra 350 e 450 milioni di anni dopo il Big Bang. 

Sono i risultati dell’analisi di osservazioni del lontanissimo ammasso di galassie Abell 2744 e di due regioni del cielo ad esso adiacenti, realizzate dal potente telescopio spaziale tra il 28 e il 29 giugno 2022 nell’ambito del progetto GLASS-JWST Early Release Science Program. 

Del gruppo di scienziati autori dello studio fa parte anche il Professor Piero Rosati del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università di Ferrara.

“Questa ricerca rientra nello sforzo crescente nell’ultimo decennio di andare sempre più indietro nel tempo con osservazioni profonde, con lo scopo di scoprire le prime stelle nell’Universo. Il telescopio spaziale James Webb, progettato in particolare per questo obiettivo scientifico, con capacità straordinarie di produrre immagini ad alta risoluzione nell’infrarosso, non ha tardato a fornire i primi sorprendenti risultati.  
La scoperta di  alcune galassie primordiali che risalgono a circa 300 milioni di anni dopo il Big Bang, già in una fase particolarmente luminosa e relativamente matura della loro evoluzione, sono state una sorpresa di non facile interpretazione teorica. Questa scoperta spinge la formazione della prima generazione di stelle nell’Universo ad epoche ancora più remote, forse solo un centinaio di milioni di anni dopo il Big Bang. 
Se potessimo scrivere la storia dell’intero Universo in un libro di 100 pagine, è come se fossimo riusciti ad accedere alle prime due pagine con queste nuove osservazioni. Ѐ evidente che la Natura ha trovato modi per formare efficientemente le prime strutture stellari che vanno al di là della nostra immaginazione” sottolinea il Professor Rosati. 

Il Professor Piero Rosati del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università di Ferrara, tra gli autori dello studio

La ricerca di queste due lontanissime galassie è stata pubblicata recentemente su The Astrophysical Journal Letters da un gruppo internazionale di lavoro guidato da Marco Castellano, ricercatore INAF a Roma, che commenta:

“C'era molta curiosità nel vedere finalmente cosa JWST poteva dirci sull'alba cosmica, oltre naturalmente al desiderio e all'ambizione di essere i primi a mostrare alla comunità scientifica i risultati ottenuti dalla nostra survey GLASS. Non è stato facile analizzare dei dati così nuovi in breve tempo: la collaborazione ha lavorato 7 giorni su 7 e in pratica 24 ore su 24 anche grazie al fatto di avere una partecipazione che copre tutti i fusi orari”.

Alla collaborazione internazionale, che vede numerosi ricercatori e ricercatrici dell’INAF coinvolti sin dalla presentazione della proposta osservativa, hanno partecipato anche colleghi dello Space Science Data Center dell’Agenzia Spaziale Italiana e dell’Università di Milano, oltre a Unife.  A proposito del contributo di Unife, il Professor Rosati spiega:

“Il gruppo di astrofisica dell’Ateneo ferrarese, con l’aiuto di studenti e assegnisti di ricerca, fa parte della collaborazione internazionale GLASS alla base della scoperta, guidato dal Professor Tommaso Treu dell’Università della California (UCLA). Il gruppo Unife sta studiando in particolare gli effetti di lente gravitazionale che giocano un ruolo importante in questo programma osservativo. La zona di cielo prescelta per questo studio contiene infatti una ammasso di galassie che con la sua enorme massa agisce come una lente gravitazionale, che amplificando la luce di galassie distanti, si “somma" al telescopio James Webb, rivelando sorgenti primordiali ancora piu’ deboli e distanti”.

La distanza delle due galassie in questione dovrà essere confermata con maggior precisione mediante osservazioni spettroscopiche, ma si tratta già dei candidati più robusti selezionati ad oggi con dati JWST. A confermare l’affidabilità dei risultati è proprio l’accordo con quanto riscontrato anche in altri studi, tra cui il lavoro guidato da Rohan Naidu dell’Harvard Center for Astrophysics, negli Stati Uniti, che analizza gli stessi dati del progetto GLASS, apparso lo stesso giorno su arXiv e attualmente in corso di pubblicazione, anch’esso su The Astrophysical Journal Letters.

Per saperne di più

L'articolo “Early results from GLASS-JWST. III: Galaxy candidates at z~9-15”  è stato pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters.

Le autrici e gli autori sono: Marco Castellano, Adriano Fontana, Tommaso Treu, Paola Santini, Emiliano Merlin, Nicha Leethochawalit, Michele Trenti, Uros Mestric, Eros Vanzella, Andrea Bonchi, Davide Belfiori, Mario Nonino, Diego Paris, Gianluca Polenta, Guido Roberts-Borsani, Kristan Boyett, Marusa Bradac, Antonello Calabro, Karl Glazebrook, Claudio Grillo, Sara Mascia, Charlotte Mason, Amata Mercurio, Takahiro Morishita, Themiya Nanayakkara, Laura Pentericci, Piero Rosati, Benedetta Vulcani, Xin Wang, Lilan Yang.

* Nell'immagine in copertina

Due delle galassie più lontane mai osservate, catturate dal telescopio spaziale JWST nelle regioni esterne del gigantesco ammasso di galassie Abell 2744. Le galassie, evidenziate da due piccoli quadrati indicati con i numeri 1 e 2, e in maggior dettaglio nei due riquadri
centrali, non fanno parte dell'ammasso, ma si trovano a molti miliardi di anni luce al di là di esso. Oggi osserviamo queste galassie come apparivano rispettivamente 450 (nel riquadro 1, a sinistra nell’immagine) e 350 milioni di anni (nel riquadro 2, a destra) dopo il big bang.

Credits: Analisi scientifica: NASA, ESA, CSA, Tommaso Treu (UCLA); elaborazione delle immagini: Zolt G. Levay (STScI)

A cura di CHIARA FAZIO