Grazie alle osservazioni combinate del James Webb Space Telescope (JWST) e del telescopio spaziale a raggi X Chandra della NASA, gli astronomi hanno individuato il protocluster JADES-ID1, il più distante e quindi il più antico ammasso di galassie mai osservato mentre si sta formando. Questo sistema embrionale di galassie si stava assemblando appena un miliardo di anni dopo il Big Bang, un’epoca estremamente precoce nella storia cosmica, molto prima di quanto ritenuto possibile dai modelli teorici attuali.
La luce proveniente dal protocluster JADES-ID1 ha impiegato circa 12,7 miliardi di anni per raggiungere la Terra. Ciò significa che oggi lo osserviamo durante una fase iniziale e particolarmente violenta della sua formazione, collocata tra uno e due miliardi di anni prima rispetto alle stime precedenti. Questa scoperta introduce un nuovo e profondo interrogativo nella cosmologia moderna: come hanno fatto gli ammassi di galassie, le più grandi strutture gravitazionalmente legate dell’Universo, a crescere così rapidamente?
A sottolineare l’importanza del risultato è Akos Bogdan, responsabile del team di ricerca del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), che ha dichiarato: “Questo potrebbe essere il protocluster confermato più distante mai osservato”. “JADES-ID1 ci sta fornendo nuove prove del fatto che l’Universo aveva una grande fretta di crescere” ha aggiunto Bodan. Queste affermazioni evidenziano come il protocluster JADES-ID1 rappresenti una finestra unica sull’evoluzione accelerata delle strutture cosmiche primordiali.
Un problema per la cosmologia
Gli ammassi di galassie sono sistemi estremamente complessi, composti da migliaia di galassie, enormi quantità di gas caldo e una vasta impalcatura di materia oscura, la sostanza invisibile che costituisce l’ossatura gravitazionale attorno alla quale galassie e ammassi si formano e crescono. Lo studio di strutture come il protocluster JADES-ID1 è fondamentale non solo per stimare il contenuto di materia oscura dell’Universo, ma anche per migliorare le misure del tasso di espansione cosmica.
Come spiega Gerrit Schellenberger, anch’egli membro del team CfA: “È molto importante vedere realmente quando e come crescono gli ammassi di galassie. È come osservare una catena di montaggio mentre costruisce un’auto, invece di cercare di capire come funziona un’auto guardando solo il prodotto finito”.
Il protocluster JADES-ID1 permette quindi di studiare direttamente i processi dinamici che portano alla nascita delle strutture più massicce del cosmo.
Le osservazioni congiunte di JWST e Chandra hanno permesso di identificare JADES-ID1 come un protocluster grazie a due caratteristiche fondamentali. Da un lato, il James Webb Space Telescope ha rivelato numerose galassie legate gravitazionalmente, indicando una concentrazione anomala di materia già in una fase così precoce dell’Universo. Dall’altro, il telescopio Chandra ha individuato una vasta nube di gas caldo circostante, visibile attraverso l’emissione di raggi X.
Questo gas sta precipitando verso il protocluster JADES-ID1 e, durante il collasso gravitazionale, viene riscaldato a temperature estremamente elevate, producendo le intense emissioni X rilevate da Chandra. La presenza simultanea di galassie dense e gas caldo conferma che il protocluster JADES-ID1 è già una struttura in avanzato stato di assemblaggio.
Un’anomalia rispetto ai modelli teorici
Secondo i modelli attuali di formazione degli ammassi di galassie, una densità di galassie come quella osservata nel protocluster JADES-ID1 non dovrebbe essere raggiungibile solo un miliardo di anni dopo il Big Bang. Fino ad ora, il protocluster più antico noto risaliva a circa tre miliardi di anni dopo l’origine dell’Universo. Nei miliardi di anni successivi all’epoca osservata da JWST e Chandra, JADES-ID1 avrebbe continuato a evolversi fino a diventare un ammasso di galassie simile a quelli osservabili nell’Universo locale. La scoperta anticipa dunque in modo significativo la tempistica di formazione di queste gigantesche strutture.
Qiong Li, membro del team e ricercatrice dell’Università di Manchester, sottolinea lo stupore della comunità scientifica: “Pensavamo di trovare un protocluster come questo due o tre miliardi di anni dopo il Big Bang — non solo dopo un miliardo”. E conclude: “In precedenza, gli astronomi avevano già trovato galassie e buchi neri sorprendentemente grandi poco dopo il Big Bang, e ora stiamo scoprendo che anche gli ammassi di galassie possono crescere rapidamente“.
Il protocluster JADES-ID1 si inserisce quindi in una serie di scoperte che stanno costringendo a rivedere le teorie sull’evoluzione cosmica primordiale.
La scoperta del protocluster JADES-ID1 rappresenta una svolta nella comprensione della formazione delle grandi strutture cosmiche. Essa dimostra che l’Universo primordiale era in grado di produrre ammassi di galassie complessi molto più rapidamente di quanto previsto, aprendo nuove linee di ricerca sulla materia oscura, sulla dinamica gravitazionale e sull’evoluzione dell’Universo nei suoi primi miliardi di anni.
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