Galassie in azione nell’universo primordiale

Le prime galassie dell’universo hanno iniziato a produrre e redistribuire elementi pesanti molto prima del previsto, come rivelano le osservazioni del telescopio spaziale James Webb. Il gas associato a tre galassie lontane, osservate quando l’universo aveva appena 500 milioni di anni, conteneva già ossigeno, carbonio e silicio. Questi elementi, noti come “metalli” nell’ambito dell’astronomia, erano già presenti nel gas prima che la reionizzazione dell’universo fosse completata. La scoperta, pubblicata su “Nature Astronomy”, rivela un processo di arricchimento chimico iniziato molto presto, con implicazioni significative per la comprensione dell’evoluzione delle galassie.

Feedback stellare e movimento del gas

Le osservazioni del telescopio James Webb hanno rivelato che il gas arricchito di elementi peschi si muove verso di noi a velocità comprese tra 50 e 250 chilometri al secondo. Questa configurazione suggerisce che il materiale stia uscendo dalla galassia sul lato rivolto verso l’osservatore. Il movimento del gas potrebbe essere causato da diversi processi legati alla formazione e all’evoluzione delle stelle, come la radiazione, i venti stellari e le esplosioni di supernove. Questi fenomeni, insieme, costituiscono il cosiddetto feedback stellare, un meccanismo cruciale per la redistribuzione di energia e materia nell’universo.

Le prime stelle e la loro contribuzione

Le prime stelle dell’universo, note come stelle di Popolazione III, si formarono da gas privo di elementi peschi e potrebbero essere state le prime a produrre tali elementi. Tuttavia, gli autori dello studio suggeriscono che anche le stelle di Popolazione II, molto massicce, potrebbero aver contribuito rapidamente alla produzione di ossigeno, carbonio e silicio. Questi elementi, prodotti e redistribuiti in tempi brevi, hanno avviato un ciclo di arricchimento chimico che ha trasformato l’universo primordiale. Il processo, noto come ciclo barionico, coinvolge il continuo movimento di gas, metalli ed energia all’interno e tra le galassie.

Le tre galassie osservate da Webb sono state selezionate per la loro luminosità, che permette di rilevare le deboli righe di assorbimento nel loro spettro. Queste righe, causate dall’assorbimento di specifiche lunghezze d’onda della luce, hanno rivelato la presenza di elementi peschi in diversi stati di ionizzazione. Il loro movimento, rilevato grazie al telescopio, indica una redistribuzione di materiale già avvenuta in tempi molto brevi dopo il Big Bang.

Un passo avanti verso l’universo iniziale

Sebbene le tre galassie osservate siano solo un campione limitato, le scoperte fanno luce su un processo che potrebbe essere stato comune nell’universo primordiale. L’arricchimento chimico iniziato così presto ha avviato un ciclo che ha alimentato la formazione di nuove stelle e ha contribuito alla struttura dell’universo moderno. La ricerca, guidata da Yongda Zhu dell’Università dell’Arizona, ha utilizzato dati delle simulazioni cosmologiche Fire-2 per creare una visualizzazione artistica del fenomeno. Questi dati, resi pubblici, offrono un’immagine dettagliata del movimento del gas arricchito e della sua interazione con le galassie.