Una nuova immagine dell’ammasso di galassie noto come “El Gordo” sta rivelando oggetti distanti e polverosi mai visti prima e fornendo una generosità di nuova scienza. L’immagine a infrarossi, ripresa dal telescopio spaziale James Webb della NASA, mostra una varietà di galassie di sfondo insolite e distorte che erano solo accennate nelle precedenti immagini del telescopio spaziale Hubble . El Gordo è un ammasso di centinaia di galassie che esisteva quando l’universo aveva 6,2 miliardi di anni, rendendolo un “adolescente cosmico”. È l’ammasso più massiccio che esistesse in quel momento. (“El Gordo” in spagnolo significa “Fat One”.)
Il team ha preso di mira El Gordo perché agisce come una lente d’ingrandimento cosmica naturale attraverso un fenomeno noto come lente gravitazionale . La sua potente gravità piega e distorce la luce degli oggetti che si trovano dietro di essa, proprio come una lente per occhiali. “Le lenti di El Gordo aumentano la luminosità e ingrandiscono le dimensioni delle galassie lontane. Questo effetto lente fornisce una finestra unica sull’universo distante”, ha affermato Brenda Frye dell’Università dell’Arizona. Frye è co-responsabile del ramo PEARLS-Clusters del team Prime Extragalactic Areas for Reionization and Lensing Science (PEARLS) e autore principale di uno dei quattro articoli che analizzano le osservazioni di El Gordo.
L’amo da pesca
All’interno dell’immagine di El Gordo, una delle caratteristiche più sorprendenti è un arco luminoso rappresentato in rosso in alto a destra. Soprannominata “El Anzuelo” (L’Amo) da uno degli studenti di Frye, la luce di questa galassia ha impiegato 10,6 miliardi di anni per raggiungere la Terra. Il suo caratteristico colore rosso è dovuto a una combinazione di arrossamento dovuto alla polvere all’interno della galassia stessa e al redshift cosmologico dovuto alla sua estrema distanza.
Correggendo le distorsioni create dal lensing, il team è stato in grado di determinare che la galassia sullo sfondo è a forma di disco ma ha un diametro di soli 26.000 anni luce, circa un quarto delle dimensioni della Via Lattea. Sono stati anche in grado di studiare la storia della formazione stellare della galassia, scoprendo che la formazione stellare stava già rapidamente diminuendo al centro della galassia, un processo noto come tempra.
“Siamo stati in grado di sezionare con cura la coltre di polvere che avvolge il centro galattico dove le stelle si stanno attivamente formando”, ha detto Patrick Kamieneski dell’Arizona State University, autore principale di un secondo articolo. “Cortina di polvere con facilità, permettendoci di vedere in prima persona l’assemblaggio delle galassie dall’interno verso l’esterno”.
Il Magro
Un’altra caratteristica importante nell’immagine di Webb è una lunga linea sottile come una matita a sinistra del centro. Conosciuta come “La Flaca” (la Magra), è un’altra galassia di sfondo con lente la cui luce ha impiegato quasi 11 miliardi di anni per raggiungere la Terra.
Non lontano da La Flaca c’è un’altra galassia con lente. Quando i ricercatori hanno esaminato da vicino quella galassia, hanno trovato una singola stella gigante rossa che hanno soprannominato Quyllur, che è il termine quechua per stella.
In precedenza, Hubble aveva trovato altre stelle con lente (come Earendel ), ma erano tutte supergiganti blu. Quyllur è la prima gigante rossa individuale osservata oltre 1 miliardo di anni luce dalla Terra. Tali stelle ad alto redshift sono rilevabili solo utilizzando i filtri infrarossi e la sensibilità di Webb.
“È quasi impossibile vedere stelle giganti rosse con lente a meno che non si entri nell’infrarosso. Questo è il primo che abbiamo trovato con Webb, ma prevediamo che ce ne saranno molti altri in arrivo”, ha dichiarato Jose Diego dell’Instituto de Física de Cantabria in Spagna, autore principale di un terzo articolo su El Gordo .
Galaxy Group e macchie
Altri oggetti all’interno dell’immagine Webb, sebbene meno importanti, sono ugualmente interessanti dal punto di vista scientifico. Ad esempio, Frye e il suo team (che comprende nove studenti dalle scuole superiori agli studenti laureati) hanno identificato cinque galassie a lente multipla che sembrano essere un ammasso di galassie neonato formatosi circa 12,1 miliardi di anni fa. Ci sono un’altra dozzina di galassie candidate che potrebbero anch’esse far parte di questo lontano ammasso.
“Mentre sono necessari ulteriori dati per confermare che ci sono 17 membri di questo ammasso, potremmo assistere alla formazione di un nuovo ammasso di galassie proprio davanti ai nostri occhi, poco più di un miliardo di anni dopo il big bang”, ha detto Frye.
Un documento finale esamina galassie molto deboli, simili a macchie, note come galassie ultra-diffuse. Come suggerisce il nome, questi oggetti, che sono sparsi in tutto l’ammasso di El Gordo, hanno le loro stelle ampiamente sparse nello spazio. Il team ha identificato alcune delle galassie ultradiffuse più distanti mai osservate, la cui luce ha viaggiato per 7,2 miliardi di anni per raggiungerci.
“Abbiamo esaminato se le proprietà di queste galassie sono diverse dalle galassie ultra-diffuse che vediamo nell’universo locale, e in realtà vediamo alcune differenze. In particolare, sono più blu, più giovani, più estesi e più uniformemente distribuiti in tutto il cluster. Ciò suggerisce che vivere nell’ambiente degli ammassi negli ultimi 6 miliardi di anni ha avuto un effetto significativo su queste galassie“, ha spiegato Timothy Carleton dell’Arizona State University, autore principale del quarto articolo.
“La lente gravitazionale è stata prevista da Albert Einstein più di 100 anni fa. Nell’ammasso di El Gordo, vediamo in azione il potere delle lenti gravitazionali”, ha concluso Rogier Windhorst dell’Arizona State University, ricercatore principale del programma PEARLS. “Le immagini di PEARLS di El Gordo sono bellissime fuori dal mondo. E ci hanno mostrato come Webb può sbloccare lo scrigno del tesoro di Einstein”.
L’articolo di Frye et al . è stato pubblicato sull’Astrophysical Journal. L’articolo di Kamieneski et al . è stato accettato per la pubblicazione sull’Astrophysical Journal. L’articolo di Diego et al . è stato pubblicato su Astronomy & Astrophysics. Il documento di Carleton et al. è stato accettato per la pubblicazione sull’Astrophysical Journal.
Il James Webb Space Telescope è il principale osservatorio di scienze spaziali del mondo. Webb sta risolvendo misteri nel nostro sistema solare, guardando oltre mondi lontani attorno ad altre stelle e sondando le misteriose strutture e origini del nostro universo e il nostro posto in esso. Webb è un programma internazionale guidato dalla NASA con i suoi partner, l’ESA (Agenzia spaziale europea) e l’Agenzia spaziale canadese.
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