Scoperta circa un anno fa grazie al telescopio spaziale Hubble, la stella Earendel, la più distante mai osservata dall'uomo, è stata immortalata in nuove spettacolari immagini dal telescopio spaziale James Webb. Vediamo i dettagli di questa nuova osservazione e cosa abbiamo imparato di nuovo su questo messaggero dal passato.
La scoperta con Hubble
La stella Earendel, ovvero “stella del mattino” in inglese antico, localizzata nella costellazione della balena, è stata scoperta nel 2022 dal telescopio spaziale Hubble. Essa si trova a circa 12,9 miliardi di anni-luce dalla Terra, cioè la osserviamo come essa appariva 12,9 miliardi di anni fa, un'epoca in cui l'Universo aveva solo il 7% della sua età attuale, cioè circa 900 milioni di anni. La domanda che sorge spontanea è come sia stato possibile osservare una singola stella così lontana, considerando che con gli strumenti attuali non è possibile osservare anche solo le singole stelle che costituiscono le galassie più vicine a noi. La risposta sta nell'effetto di lente gravitazionale. La scoperta di Earendel è infatti casuale, perché l'obiettivo principale di osservazione del telescopio Hubble era l'ammasso di galassie WHL0137-08.
Secondo la Relatività Generale di Einstein, i corpi dotati di massa sono in grado di deformare lo spazio-tempo attorno a loro. Maggiore è la massa dell'oggetto, maggiore è la deformazione dello spazio-tempo. Quando la luce si trova ad attraversare queste regioni deformate dello spazio-tempo, essa viene deviata e "piegata" in maniera più o meno accentuata a seconda della posizione relativa rispetto alla massa che deforma lo spazio-tempo. Gli ammassi di galassie sono tra gli oggetti più massicci che esistono nell'Universo e di conseguenza il loro effetto di deformazione è estremamente elevato.
La galassia che ospita Earendel si trova, rispetto a noi osservatori sulla Terra, dietro l'ammasso WHL0137-08 che quindi agisce come una sorte di lente di ingrandimento, non solo deformando il percorso dei raggi di luce provenienti dalla galassia, ma anche amplificandone la luminosità apparente e l'estensione in cielo. É solo grazie a questo effetto che Earendel è diventata visible ai potenti strumenti del telescopio Hubble, poichè l'effetto di lente gravitazionale ha aumentato sia la risoluzione della galassia che la luminosità apparente di Earendel, amplificandola di un fattore 4000.
Le nuove osservazioni del James Webb
Le osservazioni di Hubble però non sono state sufficienti a dare informazioni sulla stella stessa, ma solo a rilevarla, poiché a causa della sua distanza e dell'espansione dell'Universo, la maggior parte dell'emissione elettromagnetica di Earendel si è spostata verso le lunghezze d'onda dell'infrarosso. È qui che entrano in gioco le nuove osservazioni effettuate col telescopio spaziale James Webb, che è proprio sensibile a quelle lunghezze d'onda.
Utilizzando lo strumento sensibile alle lunghezze d'onda infrarosse NirCam, le osservazioni al James Webb hanno mostrato come Earendel sia una stella supergigante blu avente una massa tra le 50 e le 100 volte quella solare, il doppio più calda del Sole e circa un milione di volte più luminosa. Data la sua massa, essa è destinata ad esplodere in supernova nel giro di pochi milioni di anni. Gli astronomi hanno anche trovato tracce nei dati di una possibile compagna di Earendel, più fredda e rossa e meno luminosa, che richiederà ulteriori analisi e osservazioni per poter essere confermata.
Il James Webb ha osservato Earendel e la galassia che la ospita utilizzando anche lo strumento NirSpec (Near-Infrared Spectrograph), ovvero uno strumento in grado di scomporre la luce nelle sue lunghezze d'onda costituenti, come fa ad esempio un prisma che scompone la luce "bianca" nei vari colori dell'arcobaleno. L'utilizzo dei dati spettroscopici fornirà informazioni sia sulla composizione chimica di Earendel, sia sulla esatta distanza della sua galassia ospite.
L'importanza della scoperta
L'osservazione di Earendel permette agli astronomi di aprire una nuova finestra sulle proprietà dell'Universo primordiale. Tutta la fisica delle stelle a noi nota si basa sull'assunto che tutte le stelle nell'Universo hanno le stesse proprietà di quelle osservate direttamente attorno a noi nella Via Lattea. Poter quindi vedere direttamente una stella così lontana permette di indagare se questa ipotesi è corretta o meno, cosa che in caso contrario sconvolgerebbe le conoscenze attuali sull'Universo. Inoltre, l'osservazione di Earendel è un altro passo, secondo gli astronomi, verso l'eventuale rilevamento delle cosiddette stelle di popolazione III, cioè le prime stelle che si sono formate nell'Universo, costituite solo da idrogeno ed elio, ma che non sono state mai osservate.
Nell'osservare Earendel, gli astronomi hanno potuto ottenere nuove informazioni anche sulla galassia che la ospita, ribattezzata Sunrise Arc, che appare estremamente deformata a causa dell'effetto di lente gravitazionale e che detiene il record di galassia più ingrandita mai rilevata nel primo miliardo di anni dell'Universo. Questa galassia vive in un epoca in cui le prime galassie si stavano formando, fornendoci quindi uno spaccato su come appariva l'Universo e le sue galassie quando esso aveva solo il 7% dell'età attuale.
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