Il telescopio spaziale Webb rileva le molecole organiche complesse più distanti dell'universo

5 giugno 2023

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a cura di Lois Yoksoulian, Università dell'Illinois a Urbana-Champaign

I ricercatori hanno rilevato complesse molecole organiche in una galassia distante più di 12 miliardi di anni luce dalla Terra, la galassia più lontana in cui si sa ora che queste molecole esistono. Grazie alle capacità del recentemente lanciato Telescopio Spaziale James Webb e alle attente analisi del team di ricerca, un nuovo studio fornisce una critica comprensione delle complesse interazioni chimiche che si verificano nelle prime galassie dell'universo primordiale.

Il professore di astronomia e fisica dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign Joaquin Vieira e il dottorando Kedar Phadke hanno collaborato con ricercatori presso l'Università del Texas a College Station (Texas A&M) e un team internazionale di scienziati per differenziare i segnali infrarossi generati da alcuni dei grani di polvere più massicci e grandi nella galassia e quelli delle nuove molecole di idrocarburi osservate.

I risultati dello studio sono pubblicati sulla rivista Nature.

'Questo progetto è cominciato quando ero dottorando e studiavo le galassie molto distanti, difficili da rilevare, oscurate dalla polvere', ha detto Vieira. 'I grani di polvere assorbono e re-emettono circa la metà della radiazione stellare prodotta nell'universo, rendendo la luce infrarossa degli oggetti lontani estremamente debole o indetectabile attraverso i telescopi a terra'.

Nel nuovo studio, il JWST ha ricevuto un aiuto da quello che i ricercatori chiamano 'la lente di ingrandimento della natura' - un fenomeno chiamato lente gravitazionale. 'Questa ingrandimento avviene quando due galassie sono quasi perfettamente allineate dal punto di vista della Terra e la luce della galassia di sfondo viene distorta e ingrandita dalla galassia di primo piano in una forma ad anello, conosciuta come anello di Einstein', ha detto Vieira.

Il team ha focalizzato il JWST su SPT0418-47 - un oggetto scoperto utilizzando il Telescopio della National Science Foundation al Polo Sud e precedentemente identificato come una galassia oscurata dalla polvere ingrandita di un fattore di circa 30-35 dalla lente gravitazionale. SPT0418-47 si trova a 12 miliardi di anni luce dalla Terra, corrispondente a un momento in cui l'universo aveva meno di 1,5 miliardi di anni, o circa il 10% della sua età attuale, hanno detto i ricercatori.

'Prima di avere accesso al combinato potere della lente gravitazionale e del JWST, non potevamo vedere né risolvere spazialmente la vera galassia di sfondo attraverso tutta la polvere', ha detto Vieira.

I dati spettroscopici del JWST suggeriscono che il gas interstellare oscurato in SPT0418-47 è arricchito di elementi pesanti, indicando che generazioni di stelle sono già nate e morte. La specifica composto che i ricercatori hanno rilevato è un tipo di molecola chiamata idrocarburo policiclico aromatico o PAH. Sulla Terra, queste molecole possono essere trovate nelle emissioni prodotte dai motori a combustione interna o dagli incendi boschivi. Essendo costituite da catene di carbonio, queste molecole organiche sono considerate i blocchi di base per le prime forme di vita, hanno detto i ricercatori.

'Quello che questa ricerca ci sta dicendo adesso - e che stiamo ancora imparando - è che possiamo vedere tutte le regioni dove si trovano questi grani di polvere più piccoli - regioni che non potevamo mai vedere prima del JWST', ha detto Phadke. 'I nuovi dati spettroscopici ci consentono di osservare la composizione atomica e molecolare della galassia, fornendo importantissime informazioni sulla formazione delle galassie, il loro ciclo di vita e come evolvono'.

'Non ci aspettavamo questo', ha detto Vieira. 'La rilevazione di queste complesse molecole organiche a una così vasta distanza è un cambio di gioco per le future osservazioni. Questo lavoro è solo il primo passo e stiamo solo imparando come usarlo e conoscere le sue capacità. Siamo entusiasti di vedere come si svilupperà tutto ciò'.

'È estremamente cool che le galassie che ho scoperto scrivendo la mia tesi sarebbero state osservate un giorno dal JWST', ha detto Vieira. 'Sono grato ai contribuenti statunitensi, alla NSF e alla NASA per il finanziamento e il sostegno sia dell'SPT che del JWST. Senza questi strumenti, questa scoperta non avrebbe mai potuto essere fatta'.

Informazioni sulla rivista: Nature

Concesso in licenza da: Università dell'Illinois a Urbana-Champaign