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Un team internazionale di astronomi ha fotografato più di 40 stelle in una galassia così lontana che la sua luce risale a quando l’universo aveva solo la metà della sua età attuale.
Guardare a metà dell’universo osservabile e aspettarsi di vedere singole stelle è considerato arduo in astronomia, un po’ come alzare un binocolo verso la luna nella speranza di distinguere i singoli granelli di polvere all’interno dei suoi crateri.
Grazie a una stranezza cosmica della natura, tuttavia, un team internazionale di astronomi ha fatto proprio questo.
Utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, il ricercatore post-dottorato Fengwu Sun presso il Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) e il suo team hanno osservato una galassia a quasi 6,5 miliardi di anni luce dalla Terra, in un momento in cui l’universo aveva la metà della sua età attuale.
In questa galassia lontana, l’equipe ha identificato 44 singole stelle, rese visibili grazie a un effetto noto come lente gravitazionale e all’elevata potenza di raccolta della luce di JWST.
Pubblicata sulla rivista Nature Astronomy, la scoperta segna questo risultato da record: il maggior numero di singole stelle rilevate nell’universo lontano.
Fornisce anche un modo per indagare su uno dei più grandi misteri dell’universo: la materia oscura.
“Questa scoperta rivoluzionaria dimostra, per la prima volta, che è possibile studiare un gran numero di singole stelle in una galassia lontana”, ha detto Sun, co-autore dello studio.
“Mentre gli studi precedenti con il telescopio spaziale Hubble hanno trovato circa sette stelle, ora abbiamo la capacità di risolvere stelle che in precedenza erano al di fuori delle nostre capacità. È importante sottolineare che l’osservazione di un maggior numero di singole stelle ci aiuterà anche a comprendere meglio la materia oscura nel piano di lente di queste galassie e stelle, cosa che non potevamo fare con solo la manciata di singole stelle osservate in precedenza”.
Il ricercatore di CfA ha trovato questo tesoro di stelle mentre ispezionava le immagini JWST di una galassia nota come Arco del Drago, situata lungo la linea di vista dalla Terra dietro un enorme ammasso di galassie chiamato Abell 370.
Grazie al suo effetto di lente gravitazionale, Abell 370 allunga la spirale caratteristica del Dragon Arc in una forma allungata, come una sala di specchi di proporzioni cosmiche.
Il team di ricerca ha analizzato attentamente i colori di ciascuna delle stelle all’interno dell’Arco del Drago e ha scoperto che molte sono supergiganti rosse, simili a Betelgeuse nella costellazione di Orione, che è nelle fasi finali della sua vita.
Ciò contrasta con le scoperte precedenti, che hanno identificato prevalentemente “supergiganti” blu simili a Rigel e Deneb, che sono tra le stelle più luminose del cielo notturno.
Secondo i ricercatori, questa differenza nei tipi stellari evidenzia anche il potere unico delle osservazioni JWST a lunghezze d’onda infrarosse che potrebbero rivelare stelle a temperature più basse.
“Quando abbiamo scoperto queste singole stelle, stavamo in realtà cercando una galassia di fondo che è ingrandita dalle galassie in questo ammasso massiccio”, ha detto Sun.
“Ma quando abbiamo elaborato i dati, ci siamo resi conto che c’erano quelli che sembravano essere molti punti stellari individuali. È stata una scoperta emozionante perché è stata la prima volta che siamo stati in grado di vedere così tante stelle così lontane”.
Sun, in particolare, è entusiasta della prossima opportunità di studiare queste supergiganti rosse. “Sappiamo di più sulle supergiganti rosse nel nostro vicinato galattico locale perché sono più vicine e possiamo scattare immagini e spettri migliori, e talvolta anche risolvere le stelle. Possiamo usare le conoscenze che abbiamo acquisito studiando le supergiganti rosse nell’universo locale per interpretare ciò che accadrà in un’epoca così precoce di formazione delle galassie negli studi futuri”.
La maggior parte delle galassie, compresa la Via Lattea, contiene decine di miliardi di stelle.
Nelle galassie vicine, come la galassia di Andromeda, gli astronomi possono osservare le stelle una per una.
Tuttavia, nelle galassie a miliardi di anni luce di distanza, le stelle appaiono mescolate insieme poiché la loro luce deve viaggiare per miliardi di anni luce prima di raggiungerci, presentando una sfida di lunga data per gli scienziati che studiano come si formano ed evolvono le galassie.
“A noi, le galassie che sono molto lontane di solito sembrano una macchia diffusa e sfocata”, ha detto l’autore principale dello studio Yoshinobu Fudamoto, assistente professore presso l’Università di Chiba in Giappone.
“Ma in realtà, quei blob sono costituiti da molte, molte stelle individuali. Non possiamo risolverli con i nostri telescopi”.
I recenti progressi dell’astronomia hanno aperto nuove possibilità sfruttando la lente gravitazionale, un effetto di ingrandimento naturale causato dai forti campi gravitazionali di oggetti massicci.
Come previsto da Albert Einstein, le lenti gravitazionali possono amplificare la luce di stelle lontane di fattori di centinaia o addirittura migliaia, rendendole rilevabili con strumenti sensibili come JWST.
“Questi risultati sono stati in genere limitati a una o due stelle per galassia”, ha detto Fudamoto.
“Per studiare le popolazioni stellari in modo statisticamente significativo, abbiamo bisogno di molte più osservazioni delle singole stelle”.
Si prevede che le future osservazioni del JWST cattureranno altre stelle ingrandite nella galassia Dragon Arc.
Questi sforzi potrebbero portare a studi dettagliati di centinaia di stelle in galassie lontane. Inoltre, le osservazioni delle singole stelle potrebbero fornire informazioni sulla struttura delle lenti gravitazionali e persino far luce sulla natura sfuggente della materia oscura.
