Lo studio dell'immagine scattata dal JWST ha portato alla scoperta di una galassia nell'universo primordiale circa un miliardo di anni dopo il Big Bang, la cui firma luminosa è attribuita al suo gas nebulare che oscura le sue stelle. Ora chiamata GS-NDG-9422, la galassia è chimicamente complessa e non ha stelle di Popolazione III. Allo stesso modo, la galassia più distante JADES-GS-z14-0 formatasi nell'universo primordiale circa 290 milioni di anni dopo il Big Bang è stata trovata contenere metalli. Secondo le conoscenze attuali, la prima generazione di stelle dell'universo primordiale dovrebbe essere composta da stelle di Popolazione III con metallicità zero. In astronomia, qualsiasi elemento più pesante dell'elio è considerato un metallo. I non metalli chimici come ossigeno, azoto ecc. sono metalli nel contesto cosmologico. Le stelle si arricchiscono di metalli in ogni generazione successiva all'evento di supernova.
Utilizzando l'immagine catturata dallo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del telescopio spaziale James Webb (JWST), i ricercatori hanno identificato una galassia unica dell'universo primordiale con uno spostamento verso il rosso di Z= 5.943 corrispondente a circa un miliardo di anni dopo il big bang. Ora denominata GS-NDG-9422, questa galassia potrebbe essere una fase di collegamento mancante dell'evoluzione galattica tra le prime stelle dell'universo e le galassie ben consolidate.
L'immagine debole a punti della galassia GS-NDG-9422 ha una firma luminosa unica. La fonte di luce visibile nell'immagine è il gas caldo della galassia. La luce non proviene dalle sue stelle.
A differenza delle stelle massicce nel nostro universo locale, la cui temperatura è di circa 40,000-50,000 °C, le stelle nella galassia GS-NDG-9422 sono estremamente calde. Forse, questa galassia era in fase di formazione stellare all'interno di una densa nebulosa di gas che produceva un gran numero di stelle massicce e calde quando la luce lasciò questa galassia circa 12.8 miliardi di anni fa per raggiungere il JWST ora. L'osservazione si adatta al modello al computer secondo cui il bombardamento costante del gas nebulare da parte dei fotoni delle stelle calde ha riscaldato il gas nebulare a più di 80,000 °C consentendogli di brillare più intensamente nella luce del vicino infrarosso rispetto alle stelle.
Una galassia dominata dalla luce nebulare (piuttosto che dalla luce stellare) è in linea con gli ambienti della prima generazione di stelle dell'universo primordiale. Le stelle in tali galassie sono stelle di Pop. III con metallicità zero. Tuttavia, sorprendentemente, la galassia GS-NDG-9422 non ha stelle di Popolazione III. I dati JWST mostrano che GS-NDG-9422 è chimicamente complessa.
Il caso della galassia più distante JADES-GS-z14-0 formatasi nell'universo primordiale circa 290 milioni di anni dopo il Big Bang è ancora più sconcertante. Le stelle in questa galassia dovrebbero essere stelle Pop. III con metallicità zero, tuttavia, lo studio delle proprietà infrarosse della galassia JADES-GS-z14-0 rivela la presenza di ossigeno, il che significa arricchimento di metalli, il che implica che generazioni di stelle avrebbero già completato i loro cicli di vita.
Le prime stelle nell'universo hanno zero metalli o un contenuto di metalli estremamente basso. Sono chiamate stelle Pop III (o stelle di popolazione III). Le stelle con basso contenuto di metalli sono stelle Pop II. Le stelle giovani hanno un alto contenuto di metalli e sono chiamate "stelle Pop I" o stelle di metalli solari. Con una metallicità relativamente alta dell'1.4%, il sole è una stella recente. In astronomia, qualsiasi elemento più pesante dell'elio è considerato un metallo. I non metalli chimici come ossigeno, azoto ecc. sono metalli nel contesto cosmologico. Le stelle si arricchiscono di metalli in ogni generazione successiva all'evento di supernova. L'aumento del contenuto di metalli nelle stelle indica un'età più giovane.
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Riferimenti:
- Cameron AJ, et al 2024. Galassie dominate da nebulose: approfondimenti sulla funzione di massa iniziale stellare ad alto redshift. Pubblicato: 21 giugno 2024. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 534, Numero 1, ottobre 2024, Pagine 523–543, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stae1547
- Notizie NASA – In Odd Galaxy, Webb della NASA trova un potenziale collegamento mancante con le prime stelle. Disponibile su https://science.nasa.gov/missions/webb/in-odd-galaxy-nasas-webb-finds-potential-missing-link-to-first-stars/
- Prasad U., 2024. Early Universe: The Most Distant Galaxy “JADES-GS-z14-0″ Challenges Galaxy Formation Models. Scientific European. Pubblicato il 12 agosto 2024. Disponibile su https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/early-universe-the-most-distant-galaxy-jades-gs-z14-0-challenges-galaxy-formation-models/
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