Abbiamo finalmente compreso cosa ha portato luce nel vuoto oscuro e informe dell’Universo primordiale.
Grazie ai dati raccolti dai telescopi spaziali Hubble e James Webb, si è scoperto che le piccole galassie nane, che si sono illuminate nell’alba cosmica, sono la fonte dei fotoni che hanno disperso la nebbia di idrogeno che riempiva lo spazio intergalattico. Uno studio su questa scoperta è stato pubblicato a febbraio. “Questa scoperta mette in luce il ruolo fondamentale delle galassie ultra-deboli nell’evoluzione dell’Universo primordiale,” ha detto l’astrofisica Iryna Chemerynska dell’Institut d’Astrophysique de Paris. “Queste galassie producono fotoni ionizzanti che trasformano l’idrogeno neutro in plasma ionizzato durante la reionizzazione cosmica, dimostrando l’importanza delle galassie di piccola massa nella formazione della storia dell’Universo.” Nei primi istanti dopo il Big Bang, l’Universo era riempito da una calda e densa nebbia di plasma ionizzato. La luce non poteva penetrare questa nebbia poiché i fotoni venivano dispersi dagli elettroni liberi, mantenendo l’Universo buio. Dopo circa 300.000 anni, quando l’Universo si era raffreddato, protoni ed elettroni si unirono per formare gas di idrogeno neutro (e un po’ di elio). Sebbene la maggior parte della luce potesse attraversare questo mezzo neutro, le fonti di luce erano scarse. Tuttavia, da questo idrogeno ed elio nacquero le prime stelle. Queste stelle iniziali emettevano radiazioni sufficientemente potenti da separare nuovamente gli elettroni dai nuclei, reionizzando il gas. A questo punto, l’Universo si era espanso abbastanza da rendere il gas diffuso e permettere alla luce di brillare. Circa un miliardo di anni dopo il Big Bang, l’Universo era completamente reionizzato, segnando la fine del periodo noto come alba cosmica. La scarsa visibilità dell’alba cosmica ha reso difficile osservare cosa vi si trovava. Gli scienziati ipotizzavano che le fonti principali della radura fossero potenti, come enormi buchi neri o grandi galassie in formazione stellare. Il telescopio JWST, progettato in parte per esplorare l’alba cosmica, ha rivelato che le galassie nane erano cruciali per la reionizzazione. Un team internazionale guidato dall’astrofisico Hakim Atek dell’Institut d’Astrophysique de Paris ha analizzato i dati JWST su un ammasso di galassie chiamato Abell 2744, supportati dai dati di Hubble. Abell 2744 è così denso che deforma lo spazio-tempo, formando una lente cosmica che ingrandisce la luce lontana, permettendo ai ricercatori di vedere minuscole galassie nane vicine all’alba cosmica.
Utilizzando il JWST, i ricercatori hanno ottenuto spettri dettagliati di queste piccole galassie. La loro analisi ha rivelato che le galassie nane non solo erano abbondanti nell’Universo primordiale, ma erano anche molto più luminose del previsto. La ricerca mostra che le galassie nane superano in numero le galassie grandi di 100 a 1 e la loro produzione collettiva di radiazione ionizzante è quattro volte superiore a quella delle galassie più grandi. “Queste piccole galassie emettono collettivamente energia sufficiente per completare la reionizzazione,” ha detto Atek. “Nonostante le loro dimensioni ridotte, sono prolifiche produttrici di radiazioni energetiche e la loro abbondanza è così significativa da influenzare l’intero stato dell’Universo.” Questa è la migliore prova finora ottenuta sulla forza che ha guidato la reionizzazione, ma c’è ancora molto da fare. I ricercatori hanno studiato solo una piccola porzione di cielo e devono verificare se il loro campione sia rappresentativo dell’intera popolazione galattica dell’alba cosmica. Intendono esaminare altre regioni di lenti cosmiche per ottenere un campione più ampio di popolazioni galattiche primordiali. Tuttavia, questi risultati sono già estremamente promettenti. Gli scienziati hanno cercato risposte sulla reionizzazione per lungo tempo e ora sono vicini a dissipare definitivamente la nebbia.
