In una galassia lontana chiamata MACS1149-JD1, situata a 13,28 miliardi di anni luce di distanza, gli astronomi hanno trovato ossigeno, che, secondo loro, potrebbe apparire lì solo 500 milioni di anni dopo il Big Bang. Gli scienziati che hanno scritto un articolo sulla scoperta sulla rivista Nature affermano che si tratta della prima scoperta di ossigeno sulla scala dell'età dell'Universo. Inoltre, la galassia scoperta dai ricercatori è diventata la galassia più distante con una distanza determinata in modo affidabile. I modelli mostrano che le prime stelle iniziarono a formarsi in esso oltre 13,5 miliardi di anni fa.
Dopo il Big Bang, si verificarono processi complessi nell'Universo: nacquero i primi quark, adroni e altre particelle subatomiche, e dopo di loro apparvero i primi atomi, che divennero parte della materia stellare primaria. Quando ha avuto luogo la ricombinazione dell'idrogeno e l'universo ha iniziato a raffreddarsi, è precipitato nelle "età oscure". A quel tempo, le prime stelle non erano ancora accese e le quasar non erano nate: nuclei galattici attivi con un buco nero supermassiccio all'interno. Questa era si è conclusa con l '"alba cosmica" - l'emergere delle antiche galassie che registriamo oggi. La loro ricerca è importante per determinare come è avvenuta l'evoluzione dell'Universo e degli elementi chimici di base.
Un team internazionale di astronomi guidato da Takuya Hashimoto della Sanyo University di Osaka ha osservato la galassia molto lontana MACS1149-JD1 con il telescopio ALMA e ha scoperto un debole bagliore di ossigeno ionizzato. A causa dell'espansione dell'Universo, la lunghezza d'onda della radiazione infrarossa iniziale è aumentata di oltre dieci volte durante il suo viaggio nello spazio. Il redshift della fonte ha indicato che il segnale registrato dagli scienziati è stato emesso 13,3 miliardi di anni fa, o appena 500 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa è la distanza più lunga mai registrata per l'ossigeno e la sua presenza indica che anche le generazioni precedenti di stelle devono esistere in questa galassia.
Oltre alle emissioni di ossigeno registrate ad ALMA, i ricercatori hanno anche notato emissioni di idrogeno più deboli con il VLT. La distanza dalla galassia determinata da queste osservazioni è coerente con quella ottenuta dalla linea dell'ossigeno. Pertanto, MACS1149-JD1 risulta essere la galassia più distante con una distanza determinata in modo affidabile e la galassia più distante mai osservata su ALMA o VLT.
La prima immagine ingrandita mostra quale galassia MACS1149-JD1 è stata vista dal VLT dell'ESO; il secondo è come il telescopio spaziale Hubble ha visto questa galassia. I contorni bianchi mostrano le zone di ossigeno ionizzato viste dal telescopio ALMA.
"Vediamo questa galassia in un'era in cui l'universo aveva solo 500 milioni di anni - e si scopre che a quel tempo era già abitata da stelle mature", spiega Nicolas Laporte, secondo autore dell'articolo.
"Possiamo usare questa galassia per sondare un periodo precedente e completamente sconosciuto nella storia dello spazio".
Per un po 'di tempo dopo il Big Bang, non c'era ossigeno nell'Universo: è apparso a seguito di processi di fusione nelle viscere delle prime stelle e poi, quando si sono verificate le esplosioni di supernova, è stato disperso nello spazio. La registrazione dell'ossigeno in MACS1149-JD1 mostra che solo 500 milioni di anni dopo l'inizio dell'universo, queste prime generazioni di stelle si sono già formate e sono riuscite a produrre abbastanza ossigeno. Per scoprire quando iniziarono ad emergere i primi luminari, i ricercatori hanno ricostruito la storia iniziale di MACS1149-JD1 dai dati a infrarossi ottenuti dai telescopi Hubble e Spitzer. Si è scoperto che la luminosità osservata della galassia è ben spiegata da un modello in cui l'inizio della formazione stellare risale a un'epoca di soli 250 milioni di anni dopo il Big Bang. Inoltre, oggi si credeche le "età oscure" arrivarono 377 milioni di anni dopo la nascita dell'Universo - cioè, si dovrebbe presumere che MACS1149-JD1 abbia iniziato a formarsi nell'era della ricombinazione.
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Pertanto, MACS1149-JD1 induce gli scienziati a chiedersi quando hanno avuto origine le prime galassie. L'età dell'oggetto che hanno scoperto indica che esistevano molto prima dell'era in cui ora siamo in grado di registrarli.
In passato, l'ossigeno più distante è stato trovato in una galassia nata 700 milioni di anni dopo il Big Bang. La sua quantità, secondo le stime dei ricercatori, si è rivelata circa dieci volte inferiore alla quantità di ossigeno osservata nel Sole.
Nikolay Khizhnyak
