Un trio di oggetti deboli (cerchiati) catturati nell’immagine profonda del James Webb Space Telescope dell’ammasso di galassie SMACS 0723 mostra proprietà notevolmente simili alle rare, piccole galassie chiamate “piselli verdi” che si trovano molto più vicino a casa. La massa dell’ammasso lo rende una lente gravitazionale, che ingrandisce e distorce l’aspetto delle galassie sullo sfondo. Vediamo questi primi piselli così come esistevano quando l’universo aveva circa il 5% della sua età attuale di 13,8 miliardi di anni. Il pisello più lontano, a sinistra, contiene solo il 2% dell’abbondanza di ossigeno di una galassia come la nostra e potrebbe essere la galassia chimicamente più primitiva mai identificata. Credito: NASA, ESA, CSA e STScI
Un’analisi di galassie lontane catturate da Della NASA Telescopio spaziale James Webb rivela che sono estremamente giovani e mostrano notevoli somiglianze con un raro tipo di piccola galassia nota come “piselli verdi” che esiste nel nostro cortile cosmico.
“Con impronte chimiche dettagliate di queste prime galassie, vediamo che includono quella che potrebbe essere la galassia più primitiva finora identificata. Allo stesso tempo, possiamo collegare queste galassie dall’alba dell’universo a quelle simili nelle vicinanze, che possiamo studiare in modo molto più dettagliato”, ha affermato James Rhoads, astrofisico presso Il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, che ha presentato i risultati alla 241a riunione dell’American Astronomical Society a Seattle.
Un documento che descrive i risultati, guidato da Rhoads, è stato recentemente pubblicato in IL Lettere del diario astrofisico.
Le galassie dei piselli verdi sono state scoperte e nominate nel 2009 da volontari che hanno preso parte a Galaxy Zoo, un progetto in cui i cittadini scienziati aiutano a classificare le galassie nelle immagini, a partire da quelle dello Sloan Digital Sky Survey. I piselli risaltavano come piccoli punti rotondi e irrisolti con una sfumatura decisamente verde, una conseguenza sia dei colori assegnati a diversi filtri nelle immagini composite del sondaggio sia una proprietà delle galassie stesse.
I colori delle galassie dei piselli verdi sono insoliti perché una parte considerevole della loro luce proviene da nubi di gas luminose. I gas emettono luce a lunghezze d’onda specifiche, a differenza delle stelle, che producono uno spettro di colore continuo simile ad un arcobaleno. I piselli sono anche piuttosto compatti, in genere solo circa 5.000 anni luce di diametro o circa il 5% delle dimensioni del nostro via Lattea galassia.
“I piselli possono essere piccoli, ma la loro attività di formazione stellare è insolitamente intensa per le loro dimensioni, quindi producono luce ultravioletta brillante”, ha detto Keunho Kim, ricercatore post-dottorato presso l’Università di Cincinnati e membro del gruppo di analisi. “Grazie alle immagini ultraviolette dei piselli verdi di Hubble e alla ricerca terrestre sulle prime galassie a formazione stellare, è chiaro che entrambe condividono questa proprietà”.
Nel luglio 2022, la NASA e i suoi partner nella missione Webb hanno rilasciato l’immagine a infrarossi più profonda e nitida dell’universo distante mai vista, catturando migliaia di galassie dentro e dietro un ammasso noto come SMACS 0723. La massa dell’ammasso lo rende una lente gravitazionale, che ingrandisce e distorce l’aspetto delle galassie sullo sfondo. Tra le galassie più deboli dietro l’ammasso c’erano un trio di oggetti infrarossi compatti che sembravano essere lontani parenti dei piselli verdi. La più distante di queste tre galassie è stata ingrandita di circa 10 volte, fornendo un significativo aiuto dalla natura oltre alle capacità senza precedenti del telescopio.
Webb ha fatto di più che immaginare il cluster: il suo Spettrografo nel vicino infrarosso (NIRSpec) strumento ha anche catturato gli spettri di galassie selezionate nella scena. Quando Rhoads e i suoi colleghi hanno esaminato queste misurazioni e le hanno corrette per l’allungamento della lunghezza d’onda risultante dall’espansione dello spazio, hanno visto le caratteristiche caratteristiche emesse da ossigeno, idrogeno e neon allineate in una sorprendente somiglianza con quelle viste dai piselli vicini.
Inoltre, gli spettri Webb hanno permesso di misurare per la prima volta la quantità di ossigeno in queste galassie dell’alba cosmica.
Quando le stelle producono energia, trasmutano elementi più leggeri come l’idrogeno e l’elio in elementi più pesanti. Quando le stelle esplodono o perdono i loro strati esterni alla fine della loro vita, questi elementi più pesanti vengono incorporati nel gas che forma le successive generazioni stellari, e il processo continua. Nel corso della storia cosmica, le stelle hanno costantemente arricchito l’universo.
Due delle galassie Webb contengono ossigeno a circa il 20% del livello della nostra Via Lattea. Assomigliano ai tipici piselli verdi, che tuttavia costituiscono meno dello 0,1% delle galassie vicine osservate dall’indagine Sloan. La terza galassia studiata è ancora più insolita.
“Stiamo vedendo questi oggetti come esistevano fino a 13,1 miliardi di anni fa, quando l’universo aveva circa il 5% della sua età attuale”, ha detto la ricercatrice di Goddard Sangeeta Malhotra. “E vediamo che sono galassie giovani in tutti i sensi – piene di giovani stelle e gas incandescente che contiene pochi prodotti chimici riciclati da stelle precedenti. In effetti, una di esse contiene solo il 2% dell’ossigeno di una galassia come la nostra e potrebbe essere la galassia chimicamente più primitiva mai identificata».
Riferimento: “Finding Peas in the Early Universe with JWST” di James E. Rhoads, Isak GB Wold, Santosh Harish, Keunho J. Kim, John Pharo, Sangeeta Malhotra, Austen Gabrielpillai, Tianxing Jiang e Huan Yang, 3 gennaio 2023, Le lettere del diario astrofisico.
DOI: 10.3847/2041-8213/acaaaf
NIRSpec è stato realizzato per l’ESA da Airbus Industries. La sua gamma di quasi mezzo milione di microotturatori – minuscole porte che possono essere aperte o chiuse per far entrare o bloccare la luce – gli consente di catturare spettri fino a 100 singoli oggetti alla volta. L’array di microotturatori e i sottosistemi del rivelatore sono stati fabbricati da NASA.
IL Telescopio spaziale James Webb, una missione internazionale guidata dalla NASA con i suoi partner ESA e CSA (Canadian Space Agency), è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. Il quartier generale della NASA sovrintende alla missione per conto della direzione della missione scientifica dell’agenzia. Il Goddard Space Flight Center della NASA gestisce Webb per l’agenzia e supervisiona il lavoro sulla missione eseguita dallo Space Telescope Science Institute, Northrop Grumman e altri partner della missione. Oltre a Goddard, diversi centri della NASA hanno contribuito al progetto, tra cui il Johnson Space Center dell’agenzia a Houston, il Jet Propulsion Laboratory nel sud della California, il Marshall Space Flight Center a Huntsville, in Alabama, l’Ames Research Center nella Silicon Valley in California e altri.
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