Le indagini di follow-up hanno confermato che la galassia di Maisie, individuata nel 2022 dal James Webb Space Telescope (JWST) è una delle più antiche galassie mai osservate dall’essere umano. Questa galassia dunque, che prende il nome dalla figlia del suo scopritore, è uno dei regni più antichi su cui l’umanità abbia mai posato lo sguardo.
Gli straordinari poteri del telescopio spaziale James Webb
Essendo nell’estate del Gli scienziati hanno infatti confermato ufficialmente che, uno dei primi oggetti catturati dal potente telescopio spaziale James Webb, esisteva quando l’universo aveva solo circa 390 milioni di anni, un tempo infinitamente piccolo rispetto all’età dell’Universo attuale.
Come ha infatti spiegato il suo scopritore, Steven Finkelstein, astronomo dell’Università del Texas ad Austin e ricercatore principale del Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS), “questa galassia esiste in un momento abbastanza antico nell’universo e non saremmo davvero in grado di vederla senza JWST. Questa era la frontiera sconosciuta in cui non sapevamo davvero come si formassero le galassie o che aspetto avessero fino a quando non siamo andati a cercarle con il JWST. E quando i primi dati sono arrivati la scorsa estate, la galassia di Maisie è stata una delle prime galassie che sono state identificate in tempi così remoti”.
Stabilire l’età delle galassie antiche: il redshift
Stabilire l’età delle galassie nell’universo primordiale è abbastanza complicato. Ciò significa che confermare quanti anni aveva l’universo nel momento in cui il JWST ha visto la galassia di Maisie ha richiesto un’attenta indagine ed un notevole sforzo.
Per determinare quanto è distante una galassia, per quanto tempo la sua luce ha viaggiato verso di noi e quindi in quale periodo si trovava l’Universo durante l’osservazione, gli astronomi usano una misura chiamata “spostamento verso il rosso” o redshift.
Diverse lunghezze d’onda della luce corrispondono a diversi colori; quindi nello spettro visibile, la luce a lunghezza d’onda lunga e a bassa frequenza è rossa mentre la luce a lunghezza d’onda corta e ad alta frequenza è blu.
Mentre la luce viaggia attraverso l’universo fino a noi da una fonte lontana, come una galassia primordiale, l’espansione del cosmo fa sì che quella fonte si allontani simultaneamente da noi. Questo, a sua volta, fa sì che le lunghezze d’onda della luce che la sorgente sta emanando si allunghino, facendole perdere energia e cambiare frequenza. In altre parole, una volta che la luce bluastra, ad alta frequenza e a lunghezza d’onda corta si trasforma gradualmente in luce rossastra, a bassa frequenza e a lunghezza d’onda lunga.
Gli astronomi si riferiscono a questo cambiamento come “spostamento verso il rosso” perché la luce viene essenzialmente “spostata” verso l’estremità rossa dello spettro elettromagnetico. La luce infrarossa è praticamente invisibile agli occhi umani.
L’incredibile età della galassia di Maisie: uno sguardo sugli albori dell’Universo
Questo significa che più a lungo la luce cosmica ha viaggiato, più estremo è il redshift. Nel caso delle prime galassie come la galassia di Maisie, la luce ha viaggiato per circa 10 miliardi di anni prima di colpire gli specchi del JWST. Di conseguenza, la luce che potrebbe aver lasciato la galassia di Maisie come parte della regione visibile dello spettro elettromagnetico è stata spostata verso il basso nella sezione infrarossa prima di raggiungere l’obiettivo del telescopio.
Le stime iniziali del redshift, e quindi dell’età, della galassia di Maisie erano basate sulla fotometria, che funziona analizzando la luminosità nelle immagini utilizzando un piccolo numero di filtri ad ampia frequenza. Questi calcoli suggerivano che la galassia avesse un redshift di 11,8. Ma Finkelstein e il team del CEERS volevano una stima dell’età più accurata.
Per fare ciò, hanno effettuato osservazioni di follow-up con lo spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) del JWST. Ciò ha permesso a Finkelstein e colleghi di osservare le linee spettrali create nei dati di luce, dettate dagli assorbimenti e dalle emissioni di elementi chimici a specifiche lunghezze d’onda. Da lì, hanno potuto individuare l’effettivo spostamento verso il rosso della galassia di Maisie, che sembrava essere pari ad 11.4.
Questo significa che la galassia di Maisie è leggermente più giovane di quanto inizialmente stimato, di un fattore di decine di milioni di anni. Ma le indagini confermano comunque che si tratta della galassia più antica mai osservata. Il JWST ha catturato infatti la luce emessa dalla galassia soltanto 390 milioni di anni dopo il Big Bang.
Il futuro delle osservazioni sulla galassia di Maisie
Finkelstein ora continuerà a esaminare la galassia di Maise con il Mid-Infrared Instrument (MIRI) del JWST, approfondendo lo spettro della luce del regno nel tentativo di scoprire quanto sia ricca di elementi pesanti e capire se ospita granelli di polvere interstellare.
Ph. Credit: NASA/STScI/CEERS/TACC/Università del Texas ad Austin/S.Finkelstein/M.Bagley.
Fonte: University of Texas at Austin
Fonte: Nature
