James Webb fa una scoperta intrigante nel giovane Universo

Il James Webb Space Telescope (JWST) ha recentemente fatto una scoperta che rivoluziona la nostra comprensione delle prime galassie e dell’origine degli elementi essenziali alla vita. Gli astronomi hanno infatti rilevato una nube di carbonio in una galassia lontana e compatta, così come appariva solo 350 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa osservazione segna la prima scoperta di un elemento diverso dall'idrogeno nell'Universo primordiale.

Una scoperta inaspettata

Ciò è stato suggerito da precedenti ricerche sulla formazione degli elementi nell’Universo primordiale carboneun elemento essenziale per la vita come la conosciamo, aveva appena iniziato a formarsi in grandi quantità in giro un miliardo di anni dopo il Big Bang. Questa ipotesi si basava su numerose osservazioni e modelli teorici dell'evoluzione stellare e della nucleosintesi.

Nel dettaglio, dopo il Big Bang, l'Universo era composto principalmente da idrogeno, elio e tracce di litio. Gli elementi più pesanti, conosciuti come metalli in astronomia, furono creati all'interno caldo delle prime stelle. Questi ultimi, chiamati Stelle della popolazione IIIerano molto massicci e di breve durata.

In precedenza si pensava che queste stelle massicce producessero principalmente ossigeno e altri elementi pesanti, ma poco carbonio. I modelli standard prevedevano che questo elemento si sarebbe formato in quantità significative nelle successive generazioni di stelle (Popolazione II) che sono meno massicci e hanno processi di fusione nucleare diversi.

Secondo questi modelli, sarebbero stati necessari diversi cicli di formazione e distruzione stellare per arricchire l’Universo di carbonio. Per questi motivi si supponeva quindi che le grandi quantità di carbonio necessarie alla formazione dei pianeti rocciosi e potenzialmente alla vita sarebbero comparse molto tardi dopo il Big Bang, da qui l'interesse di questa scoperta. Osservazioni recenti mostrano che si è formato carbonio molto prima del previsto. Secondo i ricercatori questo elemento potrebbe addirittura essere il “metallo” più antico di tutti.

La galassia GS-z12 e i suoi segreti

Per fare questa scoperta, gli astronomi hanno utilizzato lo spettrografo nel vicino infrarosso del James Webb Telescope per osservare un'antica galassia conosciuta come GS-z12. Scomponendo la luce proveniente da questa galassia in uno spettro di colori, i ricercatori sono stati in grado di leggere l'impronta chimica di questo oggetto primitivo sviluppato solo 350 milioni di anni dopo il Big Bang. Hanno poi trovato una miscela di tracce di ossigeno e neon con un forte segnale di carbonio.

Come questo carbonio possa essersi formato così presto nell’Universo rimane incerto. I ricercatori suggeriscono che ciò potrebbe essere dovuto al fatto che le stelle collassano con meno energia di quanto inizialmente pensato. In questo caso, il carbonio potrebbe essersi formato nei gusci esterni delle stelle ed essere fuggito nell’Universo primordiale invece di essere risucchiato dai buchi neri.

Il rilevamento del carbonio così precoce ha tuttavia importanti implicazioni per la ricerca della vita altrove. Infatti, dato che questo elemento è considerato fondamentale per la vita come la conosciamo, non è quindi necessariamente vero che la vita si sia evoluta molto più tardi nell’Universo.

I risultati di questa ricerca sono stati accettati per la pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics e una versione prestampata è disponibile all'indirizzo arXiv.