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Leggiamo spesso che il James Webb Space Telescope è destinato a riscrivere i libri di astronomia come se fosse una frase fatta, ma in realtà è proprio ciò che sta accadendo da quando è stato lanciato. Un articolo pubblicato sulla rivista Nature illustra la scoperta della galassia a spirale barrata più lontana di sempre, ad un epoca dell'Universo in cui si credeva che certi oggetti non potessero ancora esistere. La galassia, denominata Ceers-2112 dal nome del progetto osservativo che l'ha scoperta, può essere considerata una "gemella" della nostra Via Lattea e si trova a circa 11,5 miliardi di anni-luce, quando l'Universo era molto giovane ed aveva solo il 15% della sua età attuale, ovvero 2,1 miliardi di anni.
La galassia Ceers-2112 individuata dal JWST
La galassia Ceers-2112 è stata scoperta utilizzando il James Webb Space Telescope nell'ambito del programma osservativo "Cosmic Evolution Early Release Science (Ceers)", che ha come obiettivo lo studio della popolazione di galassie nell'Universo primordiale in una regione di cielo situata tra le costellazioni dell’Orsa Maggiore e di Boote. Dall'analisi dei dati, gli astronomi sono riusciti a ricavare le caratteristiche principali di questa galassia: essa si trova ad un epoca in cui l'Universo aveva solo 2 miliardi di anni, ha una massa di 4 miliardi di volte quella del Sole, ma l'aspetto più importante dello studio è che essa è una galassia a disco con una struttura a barra al suo centro. Queste caratteristiche la rendono un progenitore della Via Lattea, cioè un oggetto le cui caratteristiche sono simili a quelle che la Via Lattea poteva avere quando l'Universo aveva solo 2 miliardi di anni.
L'importanza della scoperta
L'articolo apparso su Nature mette in luce l'aspetto fondamentale di questo studio. Sia le osservazioni col telescopio che le simulazioni numeriche della formazione ed evoluzione delle galassie prevedevano che oggetti come Ceers-2112 non si sarebbero dovuti formare a quell'età dell'Universo, ma sarebbero dovuti comparire quando l'Universo aveva circa la metà della sua età attuale. Questo perché le teorie attuali di formazione ed evoluzione delle galassie prevedono che nei primi miliardi di anni di vita dell'Universo, quest'ultimo dovesse essere un luogo molto turbolento con esplosiva formazione stellare e galassie in fusione, cosa che genera per lo più oggetti la cui forma è irregolare.
Trovare quindi una galassia regolare simile alla Via Lattea con un disco e una barra a quest'epoca segna un punto di rottura con le previsioni teoriche. Infatti, ciò implica che gli scenari di formazione delle galassie e di strutture come le barre elaborati dagli astronomi sono incompleti e vanno rivisti con nuove osservazioni di altri oggetti simili e nuove simulazioni numeriche in grado di spiegarne la loro presenza.
Come il James Webb ha osservato la galassia "gemella"?
Data la sua lontananza nello spazio e nel tempo, la luce proveniente dalla galassia Ceers-2112 è spostata verso le lunghezze d'onda dell'infrarosso a causa dell'espansione del cosmo, il cosiddetto "redshift cosmologico". Inoltre, sempre per lo stesso motivo, la sua dimensione angolare in cielo è molto ridotta. Il James Webb permette di ovviare ad entrambi i problemi essendo i suoi sensori sensibili alle lunghezze d'onda infrarosse e dotati di una grande risoluzione angolare.
Gli astronomi hanno catturato diverse immagini della galassia Ceers-2112 in diverse bande fotometriche infrarosse. Osservandole separatamente, non era affatto evidente la presenza né di un disco di stelle né di una barra poiché la galassia appariva molto debole nelle singole immagini. Il colpo di genio è stato quello di combinare le immagini in diverse bande per creare una più "profonda", cioè come se fosse stata ottenuta effettuando osservazioni al telescopio con un tempo di posa più lungo. La combinazione delle immagini ha mostrato la presenza di un disco stellare e di una barra già ben formata, cosa ritenuta impossibile a quell'età dell'Universo.
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