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Gli astrofisici potrebbero avere una spiegazione per questo Telescopio spaziale James WebbLa scoperta di uno sciame di misteriose galassie primordiali che minacciano di sconvolgere la cosmologia.
Le galassie, di cui il telescopio James Webb (JWST) ha osservato la formazione già 500 milioni di anni dopo la Terra Big Bangerano così luminosi che teoricamente non dovrebbero esistere: Luminosità di questa grandezza dovrebbero provenire solo da galassie massicce con tante stelle quante sono le galassie massicce via Latteaeppure queste prime galassie presero forma in una frazione del tempo della nostra.
La scoperta ha minacciato di sconvolgere la comprensione dei fisici sulla formazione delle galassie e persino il modello standard della cosmologia. Ora, un team di ricercatori che utilizza simulazioni al supercomputer suggerisce che le galassie potrebbero non essere affatto così massicce: potrebbero semplicemente essere insolitamente luminose. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati il 3 ottobre nel Lettere del diario astrofisico.
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“In genere, una galassia è luminosa perché è grande. Ma poiché queste galassie si sono formate all’alba cosmica, non è trascorso abbastanza tempo dal Big Bang. Come hanno potuto queste enormi galassie assemblarsi così rapidamente?” Autore senior dello studio Claude-André Faucher-Giguèreun astrofisico della Northwestern University, detto in un comunicato. “Le nostre simulazioni mostrano che le galassie non hanno problemi a formare questa luminosità entro l’alba cosmica.”
Gli scienziati non sanno esattamente quando i primi gruppi di stelle iniziarono a fondersi dando origine alle galassie che vediamo oggi, ma i cosmologi avevano precedentemente stimato che il processo avesse iniziato lentamente a prendere forma entro le prime centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang.
Le teorie attualmente accettate suggeriscono che queste prime protogalassie raggiunsero l’adolescenza tra 1 e 2 miliardi di anni di vita dell’universo, formandosi in galassie nane che iniziarono a divorarsi a vicenda per crescere in galassie come la nostra.
Ciò ha reso la scoperta da parte del JWST di migliaia di galassie primordiali insolitamente luminose, alcune addirittura somiglianti alla nostra, una sorpresa sconcertante per gli astronomi. Fu una scoperta che mise seriamente in dubbio la loro comprensione più elementare di come l’universo si evolse. Se queste galassie fossero come la nostra, per brillare così intensamente avrebbero bisogno di raggiungere dimensioni enormi in una frazione del tempo normale.
Per indagare su cosa potrebbe aver dato a queste galassie la loro strana scintilla, i ricercatori hanno creato un modello di formazione delle galassie e lo hanno eseguito attraverso un supercomputer, simulando il gas vorticoso e coagulante dell’universo primordiale mentre si trasformava in stelle, che a loro volta si formavano in galassie.
Tenendo attentamente conto della massa, dell’energia, della quantità di moto e della composizione chimica del giovane universo, i ricercatori hanno scoperto che le stelle in questo primo periodo potrebbero essersi formate in improvvise e rapide esplosioni dopo anni di quiescenza. Conosciuto come “formazione stellare esplosiva”, il processo è diverso dal tasso costante di nascita delle stelle nell’universo di oggi e potrebbe spiegare perché l’universo primordiale è così luminoso.
Nell’universo primordiale, le stelle nascevano risucchiando gas verso di sé per poi espellerlo nuovamente dopo la morte in esplosioni stellari note come supernove. Questo battito cardiaco di gas, che pulsa dentro e fuori, ha permesso alle stelle di formarsi in esplosioni rapide e luminose dopo milioni di anni di dormienza. Successivamente, quando l’universo invecchiò e le galassie diventarono più grandi, la loro gravità diventò troppo forte perché il gas potesse essere espulso dalle supernove, costringendo le stelle a formarsi a un ritmo più lento.
Se l’ipotesi della formazione stellare bursty è corretta, le galassie rilevate dal JWST sono più luminose perché vediamo le loro stelle formarsi in queste improvvise esplosioni, non perché contengono tante stelle quante quelle attuali.
“La maggior parte della luce in una galassia proviene dalle stelle più massicce”, ha detto Faucher-Giguère. “Poiché le stelle più massicce bruciano a una velocità maggiore, hanno una vita più breve. Consumano rapidamente il loro combustibile nelle reazioni nucleari. Quindi, la luminosità di una galassia è più direttamente correlata al numero di stelle che si è formata negli ultimi milioni di anni.” rispetto alla massa della galassia nel suo insieme.”
Se le simulazioni degli astrofisici sono giuste, la nostra visione standard dell’universo sarà, in qualche modo deludente, sopravvissuta. Ma gli astronomi dovranno effettuare letture più precise delle misteriose galassie all’alba cosmica prima di poterlo sapere con certezza.
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