Il JWST scopre un ammasso di elio nell’alone galattico di GN-z11, suggerendo la presenza di stelle di Popolazione III primordiali. Il buco nero supermassiccio e le stelle mostro celesti aggiungono fascino a questa scoperta.
Le osservazioni del JWST della galassia GN-z11 hanno rivelato un ammasso di elio nell’alone galattico che potrebbe contenere la tanto ricercata prima generazione di stelle. Stelle come il Sole contengono metalli forgiati solo nelle ultime fasi della loro vita stellare. Questi elementi provengono da generazioni precedenti di stelle che hanno prodotto questi elementi più pesanti come loro dono d’addio all’universo.
Il Sole è chiamato una stella di Popolazione I, mentre i suoi predecessori immediati contenenti rapporti metallici più bassi sono conosciuti come Popolazione II. Alcune stelle di Popolazione II possono essere viste guardando indietro nel tempo o trovando stelle di bassa massa che invecchiano lentamente. Per molto tempo una delle priorità dell’astronomia è stata cercare di trovare stelle di Popolazione III, quelle che non hanno predecessori e si sono invece formate da materiale incontaminato lasciato dal Big Bang. Non abbiamo ancora fatto questo, ma potremmo essere ora vicini.
Per sette anni GN-z11 è stata la galassia più lontana conosciuta, essendo stata trovata dal telescopio spaziale Hubble e la sua distanza identificata nel 2015. Il JWST ha tolto quella corona ma ha restituito molto allo status di GN-z11, rivelando il più antico buco nero supermassiccio mai trovato e l’azoto lasciato dalle cosiddette stelle mostro celesti 5.000-10.000 volte la massa del Sole. Poiché maggiore è la massa di una stella, più breve è la sua durata, c’è solo una breve finestra temporale per catturare un oggetto del genere mentre è attivo.
Un passo sulla strada è identificare luoghi in cui può essere trovato gas incontaminato, da cui potrebbero formarsi stelle di Popolazione III, ed è ciò che il JWST potrebbe aver fatto ora. Un team guidato dal Professor Roberto Maiolino ha trovato un ammasso di elio nell’alone di GN-z11 utilizzando lo Spettrografo ad infrarossi prossimi del JWST. Il fatto che non vediamo altro oltre all’elio suggerisce che questo ammasso deve essere piuttosto incontaminato, ha detto Maiolino in una dichiarazione.
Questo è qualcosa che era atteso dalla teoria e dalle simulazioni nelle vicinanze di galassie particolarmente massive da queste epoche che dovrebbero esserci tasche di gas incontaminato che sopravvivono nell’alone, e questi potrebbero collassare e formare ammassi di stelle di Popolazione III. Infatti, Maiolino pensa che le stelle di Popolazione III che non abbiamo visto direttamente potrebbero essere ciò che sta illuminando questo gas, qualcosa suggerito dalla larghezza della linea di emissione doppiamente ionizzata nello spettro.
Anche se le stelle sono molto più luminose dei frammenti di gas illuminati di seconda mano, sono anche molto più piccole. Stiamo vedendo GN-z11 come era appena 400 milioni di anni dopo la formazione dell’universo, e le immense distanze coinvolte rendono i gruppi di stelle, figuriamoci gli oggetti individuali, eccezionalmente difficili da risolvere. Tuttavia, il JWST è programmato per trascorrere ancora più tempo su questa galassia cruciale, costruendo immagini ad alta risoluzione.
Ora che sanno dove guardare, Maiolino e colleghi sperano di utilizzare quelle osservazioni più approfondite per trovare stelle appena emerse all’interno di tasche incontaminate come quella identificata. Se il team ha ragione, ci aspetta una sorpresa, con indizi che i più pesanti delle stelle che stanno inseguendo hanno masse di almeno 500 volte quella del Sole. Queste potrebbero non eguagliare i mostri celesti il cui lascito di azoto è stato individuato, ma sarebbero più massicce di qualsiasi stella nella nostra galassia, o di qualsiasi cosa nelle vicinanze.
Collettivamente, si prevede che questo cluster iniziale stia rilasciando circa 20 miliardi di volte più luce rispetto al Sole. Un rapporto sulla scoperta è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista Astronomy & Astrophysics, e può essere visto su ArXiv.org.
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