Il risultato: un vivido paesaggio di galassie insieme a più di una dozzina di nuovi oggetti che variano nel tempo. Quando due osservatori di punta si uniscono, rivelano una ricchezza di nuovi dettagli possibili solo attraverso il loro potere combinato. Webb e Hubble hanno unito le forze per studiare l’ammasso di galassie MACS0416, situato a circa 4,3 miliardi di anni luce dalla Terra. I loro dati combinati producono un panorama prismatico di blu e rosso, colori che danno indizi sulle distanze delle galassie. Mentre l’immagine in sé è sbalorditiva, i ricercatori stanno già usando queste osservazioni per alimentare nuove scoperte scientifiche, tra cui l’identificazione di supernove ingrandite gravitazionalmente e stelle ordinarie altrimenti invisibili.
Il telescopio spaziale James Webb della NASA e il telescopio spaziale Hubble si sono uniti per studiare un vasto ammasso di galassie noto come MACS0416.
L’immagine pancromatica risultante combina la luce visibile e infrarossa per assemblare una delle viste più complete dell’universo mai scattate.
Situato a circa 4,3 miliardi di anni luce dalla Terra, MACS0416 è una coppia di ammassi di galassie in collisione che alla fine si combineranno per formare un ammasso ancora più grande.
L’immagine rivela una ricchezza di dettagli che sono possibili solo combinando la potenza di entrambi i telescopi spaziali. Include un’abbondanza di galassie al di fuori dell’ammasso e una spolverata di sorgenti che variano nel tempo, probabilmente a causa dell’effetto di ente gravitazionale, che crea la distorsione e l’amplificazione della luce proveniente da sorgenti di fondo distanti.
Questo ammasso è stato il primo di una serie di viste super-profonde senza precedenti dell’universo da un ambizioso programma collaborativo di Hubble chiamato Frontier Fields, inaugurato nel 2014.
Hubble è stato il pioniere della ricerca di alcune delle galassie intrinsecamente più deboli e più giovani mai rilevate.
La visione a infrarossi di Webb rafforza in modo significativo questo sguardo profondo andando ancora più lontano nell’universo primordiale con la sua visione a infrarossi.
“Stiamo costruendo sull’eredità di Hubble spingendoci verso distanze maggiori e oggetti più deboli”, ha detto Rogier Windhorst dell’Arizona State University, ricercatore principale del programma PEARLS (Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science), che ha preso le osservazioni di Webb.
Cosa significano i colori
Per creare l’immagine, in generale le lunghezze d’onda più corte della luce erano codificate a colori in blu, le lunghezze d’onda più lunghe in rosso e le lunghezze d’onda intermedie in verde.
L’ampia gamma di lunghezze d’onda, da 0,4 a 5 micron, produce un paesaggio di galassie particolarmente vivido.
Questi colori danno indizi sulle distanze delle galassie: le galassie più blu sono relativamente vicine e spesso mostrano un’intensa formazione stellare, come rilevato da Hubble, mentre le galassie più rosse tendono ad essere più distanti come rilevato da Webb.
Alcune galassie appaiono anche molto rosse perché contengono abbondanti quantità di polvere cosmica che tende ad assorbire i colori più blu della luce stellare.
“L’intero quadro non diventa chiaro fino a quando non si combinano i dati di Webb con i dati di Hubble”, ha detto Windhorst.
L’ammasso Albero di Natale
Sebbene le nuove osservazioni di Webb contribuiscano a questa visione estetica, sono state prese per uno scopo scientifico specifico.
Il team di ricerca ha combinato le tre epoche di osservazioni, ciascuna a distanza di settimane, con una quarta epoca del team di ricerca CANUCS (CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey). L’obiettivo era quello di cercare oggetti che variavano nella luminosità osservata nel tempo, noti come transienti.
Hanno identificato 14 di questi transienti in tutto il campo visivo. Dodici di questi transienti sono stati localizzati in tre galassie che sono altamente ingrandite dalla lente gravitazionale, e sono probabilmente singole stelle o sistemi stellari multipli che sono brevemente molto ingranditi.
I restanti due transienti si trovano all’interno di galassie di fondo moderatamente ingrandite e sono probabilmente supernove.
“Abbiamo chiamato MACS0416 l’ammasso galattico dell’albero di Natale, sia perché è così colorato sia per queste luci tremolanti che troviamo al suo interno. Possiamo vedere transienti ovunque”, ha detto Haojing Yan dell’Università del Missouri in Columbia, autore principale di un articolo che descrive i risultati scientifici.
Trovare così tanti transienti con osservazioni che coprono un lasso di tempo relativamente breve suggerisce che gli astronomi potrebbero trovare molti transienti aggiuntivi in questo ammasso e in altri simili attraverso il monitoraggio regolare con Webb.
Stelle mostruose
Tra i transitori identificati dal team, uno si è distinto in particolare. Situato in una galassia che esisteva circa 3 miliardi di anni dopo il Big Bang, è ingrandito di un fattore di almeno 4.000.
Il team ha soprannominato il sistema stellare “Mothra” in un cenno alla sua “natura mostruosa”, essendo sia estremamente luminoso che estremamente ingrandito.
Si unisce a un’altra stella con lente che i ricercatori hanno precedentemente identificato e che hanno soprannominato “Godzilla”. (Sia Godzilla che Mothra sono mostri giganti conosciuti come kaiju nel cinema giapponese.)
È interessante notare che Mothra è visibile anche nelle osservazioni di Hubble che sono state scattate nove anni prima.
Questo è insolito, perché è necessario un allineamento molto specifico tra l’ammasso di galassie in primo piano e la stella sullo sfondo per ingrandire una stella così grandemente.
I moti reciproci della stella e dell’ammasso dovrebbero aver eliminato quell’allineamento.
La spiegazione più probabile è che ci sia un oggetto aggiuntivo all’interno del cluster in primo piano che sta aggiungendo più ingrandimento.
Il team è stato in grado di vincolare la sua massa a una massa compresa tra 10.000 e 1 milione di volte la massa del nostro Sole. L’esatta natura di questa cosiddetta “milli-lente”, tuttavia, rimane sconosciuta.
“La spiegazione più probabile è un ammasso globulare che è troppo debole per essere visto direttamente da Webb”, ha dichiarato Jose Diego dell’Instituto de Física de Cantabria in Spagna, autore principale dell’articolo che descrive in dettaglio la scoperta. “Ma non conosciamo ancora la vera natura di questo obiettivo aggiuntivo”.
Immagine: NASA, ESA, CSA, STScI, Jose M. Diego (IFCA), Jordan C. J. D’Silva (UWA), Anton M. Koekemoer (STScI), Jake Summers (ASU), Rogier Windhorst (ASU), Haojing Yan (University of Missouri).
