Perché la rivelazione di ossigeno nella galassia più antica conosciuta è una scoperta sorprendente

Fonte foto: ESO/M. Kornmesser

È una notizia che sta riscrivendo quello che pensavamo di sapere sull’Universo primordiale: gli astronomi hanno individuato dell’ossigeno in Jades-Gs-z14-0, una galassia che oggi possiamo vedere com’era quando il cosmo aveva appena 300 milioni di anni. Una scoperta di spicco, perché in quell’epoca l’Universo avrebbe dovuto essere ancora troppo giovane e primitivo per ospitare elementi così complessi.

E invece l’ossigeno è lì, ben visibile. E con lui un messaggio chiaro: le prime galassie si sono formate e sono maturate molto più in fretta di quanto avessimo mai immaginato. Una presenza così precoce di ossigeno è un indizio potente, che ci costringe a riconsiderare la nostra idea di come si siano accese le prime luci del cosmo.

Gli studi e le ricerche

A firmare questa scoperta sono stati due gruppi di ricerca, uno guidato dal Leiden Observatory nei Paesi Bassi, che ha rilasciato il proprio studio su ArXiv e l’altro dalla Scuola Normale Superiore di Pisa (anche questo studio è presente su ArXiv). I due team hanno lavorato con un obiettivo comune: capire quando e quanto velocemente l’Universo abbia iniziato a produrre elementi pesanti come l’ossigeno. A esser ancora più precisi, tutto è iniziato con le osservazioni del James Webb Space Telescope (JWST), progettato proprio per andare a caccia delle prime galassie nate dopo il Big Bang.

È stato il JWST a individuare Jades-Gs-z14-0, spingendo gli scienziati a voler indagare più a fondo. Entrambi i team si sono affidati ad ALMA, il grande osservatorio cileno formato da decine di antenne capaci di “ascoltare” le tracce di luce millimetrica provenienti da oggetti lontanissimi. Grazie ad ALMA sono arrivate due importantissime conferme: non solo questa galassia è davvero la più distante mai osservata, ma contiene anche una quantità di ossigeno sorprendente. La precisione della misura è tale da lasciare poco spazio ai dubbi: è come riuscire a calcolare la distanza di un oggetto con un margine d’errore di pochi centimetri su un chilometro.

Le caratteristiche di Jades-Gs-z14-0

Va detto che Jades-Gs-z14-0 non è una galassia qualunque: brilla con una luce intensa e mostra già una struttura evoluta, nonostante l’età cosmica giovanissima. Gli studiosi l’hanno definita una delle galassie più luminose mai viste così indietro nel tempo, con una massa tale da far pensare a una formazione stellare rapidissima. Le osservazioni hanno rivelato che le stelle al suo interno hanno già vissuto, sono esplose in supernove e hanno arricchito l’ambiente circostante di elementi pesanti.

In particolare, la quantità di ossigeno rilevata è circa dieci volte superiore a quella che ci si sarebbe aspettati in un’epoca tanto remota. Un dettaglio tutt’altro che secondario è che la galassia appare già “matura” sotto il profilo chimico: un dato che ci dice quanto velocemente possano essersi accesi e spenti i primi cicli di vita delle stelle.

Cosa significa la presenza d’ossigeno?

Ma perché la presenza di ossigeno è così importante? Perché l’ossigeno (come tutti gli elementi più pesanti dell’elio) non esisteva all’inizio dell’Universo. È nato nelle stelle, prodotto nel cuore di astri massicci che hanno bruciato il loro combustibile e poi sono esplosi, liberando nel cosmo questi elementi essenziali. Trovarne così tanto in una galassia così giovane significa che almeno una generazione di stelle è già nata e morta in tempi record.

Significa che l’Universo non ha avuto bisogno di miliardi di anni per iniziare a creare la complessità chimica, ma che il processo è stato veloce, quasi impaziente. Questa scoperta ci racconta un Universo che, già nei suoi primi 300 milioni di anni, era molto più dinamico e produttivo di quanto avessimo mai sospettato: un luogo dove le prime galassie non solo si formavano, ma evolvevano rapidamente, aprendo la strada alla nascita delle stelle, dei pianeti e (molto tempo dopo) della vita stessa.