L’Universo primordiale era un luogo oscuro. Era pieno di idrogeno che blocca la luce e non molto altro.
Solo quando le prime stelle si accesero e cominciarono a illuminare l’ambiente circostante con raggi UV, la luce cominciò a regnare. Ciò avvenne durante l’epoca della reionizzazione. Ma prima che l’Universo diventasse ben illuminato, un tipo specifico e misterioso di luce squarciò l’oscurità: le emissioni Lyman-alfa. Anche se l’Universo primordiale era troppo buio perché la luce potesse viaggiare attraverso il gas opaco che lo dominava, gli astronomi hanno comunque rilevato alcune linee Lyman-alfa prima che le luci si accendessero nell’Epoca della Reionizzazione. Da dove proviene? Questa è stata una domanda significativa senza risposta su cui molti hanno riflettuto. La galassia EGSY8p7, una galassia luminosa nell’Universo primordiale dove l’emissione di luce è vista, tra le altre cose, da atomi di idrogeno eccitati: emissione Lyman-alfa. Nei due pannelli inferiori, l’elevata sensibilità di Webb individua questa galassia distante insieme alle sue due galassie compagne, dove le osservazioni precedenti avevano visto solo una galassia più grande al suo posto. Le emissioni Lyman-alfa si verificano nella gamma UV e provengono da atomi di idrogeno mentre i loro elettroni passano a uno specifico stato energetico. Le linee spettrali Lyman-alfa fanno parte di quella che gli astronomi chiamano la foresta Lyman-alfa. La foresta è una serie di linee di assorbimento derivanti dall’idrogeno in oggetti astronomici distanti. Quando la loro luce attraversa nubi di gas con diversi spostamenti verso il rosso, crea la foresta delle linee Lyman-alfa . “Fornire una spiegazione per il sorprendente rilevamento di Lyman-alfa in queste galassie primordiali è una sfida importante per gli studi extragalattici”, scrivono gli autori di alcune nuove ricerche. La ricerca è pubblicata su Nature Astronomy e potrebbe aver trovato la risposta. Il titolo è ” Deciphering Lyman-alpha emission deep into the epoch of reionization “. L’autore principale è Callum Witten, ricercatore presso il Kavli Institute for Cosmology dell’Università di Cambridge nel Regno Unito. “Uno dei problemi più sconcertanti presentati dalle osservazioni precedenti è stata la rilevazione della luce proveniente dagli atomi di idrogeno nell’Universo primordiale, che avrebbe dovuto essere completamente bloccato dal gas neutro incontaminato formatosi dopo il Big Bang “, ha detto Witten in una conferenza stampa. pubblicazione. “Molte ipotesi sono state precedentemente suggerite per spiegare la grande fuga di questa emissione ‘inspiegabile’.” Il JWST è stato costruito con la capacità di scrutare i primi giorni dell’Universo. Questo è stato uno dei principali motori dell’intera impresa. La capacità del JWST di percepire i fotoni rilasciati dalle stelle nelle prime galassie all’inizio della vita dell’Universo ha aperto una nuova finestra sull’Universo primordiale e ci sta portando verso le risposte a molte domande di vecchia data. Il JWST ha sia la sensibilità che la risoluzione angolare per seguire la luce antica fino alla sua sorgente. “Qui, sfruttiamo un vantaggio unico sia delle immagini ad alta risoluzione che ad alta sensibilità della fotocamera a infrarossi del telescopio spaziale James Webb per dimostrare che tutte le galassie in un campione di emettitori Lyman-alfa con spostamento verso il rosso >7 hanno compagni vicini”, hanno spiegato i ricercatori. scrivono sul loro giornale. Questo è un punto importante con enormi implicazioni. Le immagini JWST dell’emettitore Lyman-Alpha LAE EGSY8p68 rivelano più dettagli rispetto alle precedenti osservazioni con il telescopio spaziale Hubble. Il potere risolutivo del JWST rivela un ammasso di galassie più piccole e più deboli attorno alle galassie luminose in LAE EGSY8p68 che l’HST non è riuscito a vedere. La regione è molto più trafficata e affollata, con molta formazione stellare attiva. “Laddove Hubble vedeva solo una grande galassia, Webb vede un ammasso di galassie più piccole interagenti, e questa rivelazione ha avuto un enorme impatto sulla nostra comprensione dell’inaspettata emissione di idrogeno da alcune delle prime galassie”, ha affermato il coautore dello studio Sergio Martin. -Alvarez dell’Università di Stanford. Le prime galassie erano prodigiose produttrici di stelle e costituivano una ricca fonte di emissioni Lyman-alfa. La maggior parte delle emissioni furono bloccate dall’idrogeno neutro primordiale che riempiva lo spazio tra le galassie nell’Universo primordiale. Cosa ci dice che la maggior parte degli emettitori Lyman-Alfa (LAE) sono galassie vicine? Secondo gli autori, ciò ci dice che le fusioni galattiche e la loro abbondante formazione stellare sono dietro le emissioni Lyman-alfa. Una simulazione di fusione galattica ha prodotto una finta immagine JWST che assomiglia notevolmente all’immagine JWST reale delle galassie interagenti.
I ricercatori hanno utilizzato simulazioni di fusioni e interazioni galattiche chiamate Azahar per testare la loro idea. Azahar ha dimostrato che quando la massa stellare si è accumulata e le stelle si sono formate in queste galassie primordiali, sono accadute due cose. Le stelle emettevano emissioni Lyman-alfa e creavano bolle e canali di idrogeno ionizzato nell’idrogeno neutro che bloccava la luce. Le bolle e i canali consentivano il passaggio delle emissioni Lyman-alfa. Questa ricerca mostra che ci furono più fusioni galattiche nell’Universo primordiale di quante potessimo vedere prima che il JWST iniziasse. Quelle fusioni e interazioni e l’abbondante formazione stellare che hanno generato sono responsabili sia della creazione delle emissioni Lyman-alfa sia della creazione di un percorso per loro fuori dall’idrogeno neutro denso e opaco che dominava il giovane Universo. In poche parole, l’elevato tasso di fusione galattica nel giovane Universo è responsabile delle misteriose emissioni Lyman-alfa. I ricercatori non hanno ancora finito. Stanno progettando osservazioni più dettagliate delle galassie nelle diverse fasi della fusione per sviluppare ulteriormente la loro idea.
