• Grazie alle osservazioni del radiointerferometro ALMA, è stata confermata la galassia più lontana contenente ossigeno, individuata in precedenza dal James Webb.
• La luce della galassia ha viaggiato per circa il 97% dell’età dell’Universo e proviene da soli 367 milioni di anni dopo il Big Bang.
• La scoperta è stata garantita dalla sensibilità dell’array di ALMA, che dispone di strumentazione all’avanguardia e ha permesso d’individuare la linea di emissione dell’ossigeno negli spettri.

Un team congiunto dell’Università di Nagoya e dell’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone ha misurato l’età cosmica di una galassia molto lontana, tra quelle individuate dal James Webb. Utilizzando il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) del Cile, i ricercatori hanno potuto rilevare il segnale radio della galassia, che ha viaggiato per il 97% dell’età dell’Universo. Hanno anche confermato che si tratta della galassia più lontana contenente ossigeno.

La galassia, denominata GHZ2/GLASS-z12, era stata identificata nell’ambito dell’indagine GLASS del Webb per l’osservazione dell’Universo distante e di massicci ammassi galattici. Queste osservazioni consistono in diverse immagini che utilizzano diversi filtri di colore a banda larga, simili ai colori RGB separati in una fotocamera.

Per le galassie lontane, la luce impiega un tempo così lungo per raggiungerci che l’espansione dell’Universo ha spostato il colore di questa luce verso l’estremità rossa dello spettro della luce visibile, nel cosiddetto effetto di redshift. Questa caratteristica ha permesso d’inserire anche GHZ2/GLASS-z12 tra i possibili candidati a galassie più lontane, appartenenti all’Universo primordiale.

Perché proprio l’ossigeno?

Subito dopo la scoperta delle prime galassie candidate, il team ha utilizzato i quaranta radiotelescopi dell’array ALMA per cercare una linea spettrale che confermasse la vera età delle galassie. Hanno puntato GHZ2/GLASS-z12 per cercare una linea di emissione associata all’ossigeno, alla frequenza prevista dalle osservazioni del Webb.

L’ossigeno è un elemento tipicamente abbondante nelle galassie lontane a causa dei tempi di formazione relativamente brevi. Il team perciò ha scelto di cercare una linea di emissione dell’ossigeno per aumentare le possibilità di rilevamento.

Combinando il segnale di ciascuno dei suoi telescopi da 12 metri, ALMA ha potuto rilevare la linea di emissione vicino alla posizione della galassia. Il redshift osservato della linea indica che vediamo la galassia come era appena 367 milioni di anni dopo il Big Bang.

La potenza combinata di ALMA e Webb

L’emissione di linee luminose indica che questa galassia ha arricchito rapidamente le sue riserve di gas con elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio. Questo fornisce alcuni indizi sulla formazione e sull’evoluzione della prima generazione di stelle, e sulla durata della loro vita.

Il co-autore dello studio Jorge Zavala, dell’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone, ha aggiunto: “La piccola separazione che osserviamo tra il gas di ossigeno e l’emissione delle stelle potrebbe anche suggerire che queste prime galassie hanno subito violente esplosioni, che hanno spinto il gas lontano dal centro della galassia nella regione circostante, e persino oltre”.

Le osservazioni di ALMA forniscono quindi una solida prova dell’esistenza di galassie nelle prime centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Inoltre, confermano i sorprendenti risultati delle osservazioni di Webb: nonostante il suo lavoro sia appena iniziato, i ricercatori stanno già modificando i modelli di formazione delle galassie nell’Universo primordiale per adattarli alle nuove osservazioni.

La potenza combinata del James Webb e del radiotelescopio ALMA sta aiutando gli scienziati in questo senso, e soprattutto, sta garantendo la certezza di poter spingere i nostri orizzonti cosmici sempre più vicino agli albori dell’Universo.

La ricerca, pubblicata su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, è reperibile qui.