James Webb, lo studio: oggetti così luminosi da eclissare le galassie

Lo spazio, lo sappiamo, è misterioso: intorno a noi, a distanze siderali, ci sono pianeti sconosciuti, stelle con caratteristiche straordinarie, e fenomeni fisici difficili da spiegare. Ma abbiamo un valido alleato per aiutarci a capire l’universo che ci circonda: la scienza – e i suoi strumenti.

La ricerca scientifica ha fatto passi avanti giganteschi nell’esplorazione dello spazio, anche grazie ai telescopi di ultima generazione: per esempio il neo-lanciato James Webb, che presto studierà alcuni tra gli oggetti più affascinanti dell’universo, le quasar.

Le quasar

Le quasar sono oggetti alimentati da buchi neri un miliardo di volte più massicci del nostro Sole; emettono energia fino a milioni di miliardi di elettronvolt: caratteristica che le rende più luminose di tutte le stelle di una galassia di dimensioni e densità nella media.

La maggior parte delle quasar sono state trovate a miliardi di anni luce di distanza da noi. Poiché la luce impiega del tempo per viaggiare, studiare gli oggetti nello spazio funziona come una macchina del tempo: vediamo l’oggetto come era quando la luce lo ha lasciato, miliardi di anni fa. Quindi, più lontano gli scienziati guardano, più indietro nel tempo possono vedere. La maggior parte delle 2.000 quasar conosciute esisteva all’inizio della vita della galassia: nel dicembre 2017, la quasar più lontana è stato trovata a più di 13 miliardi di anni luce dalla Terra. Secondo gli scienziati quest’oggetto, soprannominato J1342+0928, è apparso nello spazio solo 690 milioni di anni dopo il Big Bang.

I futuri studi di James Webb

Il telescopio spaziale James Webb è stato mandato in orbita il 25 dicembre 2021. Ora è nella fase preparatoria della sua missione, che inizierà ufficialmente intorno a giugno: sta sistemando gli specchi, calibrando i raggi e rodando i sistemi.

Ma tra i suoi primi studi ci sarà quello sulle quasar, in particolare sul ruolo che questi oggetti luminosi hanno giocato nell’evoluzione delle prime galassie. Il team di scienziati che seguirà questo progetto userà le quasar per studiare che caratteristiche aveva il gas che orbitava tra le galassie nell’universo in formazione.

Lo sguardo del telescopio James Webb è puntato verso lo spazio profondo, e ha un’estrema sensibilità ai bassi livelli di luce e all’alta risoluzione: due caratteristiche che renderanno possibile un’osservazione dettagliata di questi oggetti elusivi.

Webb analizzerà le sei quasar più distanti da noi e più luminose per capire qual è il loro posto nell’evoluzione dell’universo: in particolare gli scienziati sono interessati a saperne di più su un periodo conosciuto come epoca della reionizzazione, che risale a 13 miliardi di anni fa, cioè meno di un miliardo di anni dopo la formazione dell’universo. Le galassie che si sono formate in quell’epoca erano in gran parte opache, e non riflettevano la luce: caratteristica che li ha sempre resi difficili da osservare.

La capacità del telescopio James Webb di percepire la luce infrarossa sarà  una manna dal cielo per le osservazioni dell’epoca della reionizzazione, perché le quasar di quell’epoca hanno subito un fenomeno noto redshift cosmologico, cioè l’allungamento della luce dovuta all’espansione dello spazio, che ha spostato le loro onde luminose nella zona rossa o infrarossa dello spettro: il campo di battaglia preferito da James Webb.