Spazio

Il telescopio spaziale Webb scova molecole organiche complesse risalenti all'inizio dell'Universo

Le straordinarie capacità del telescopio spaziale Webb hanno consentito la scoperta di molecole organiche complesse che risalgono a quando l'Universo aveva un decimo dell'età attuale.

Grazie a osservazioni realizzate con il telescopio James Webb, un gruppo di astronomi è riuscito a rilevare i più antichi esempi conosciuti di molecole organiche complesse nell'Universo. Queste sostanze chimiche, chiamate "idrocarburi policiclici aromatici" o PAH, molto simili a quelle trovate nel fumo e nella fuliggine sulla Terra oltre che in depositi di petrolio e carbone, risiedono all'interno di una galassia primordiale che si è formata quando l'Universo aveva circa il 10 per cento della sua età attuale. 

Molecole non semplici. Spiega Justin Spilker, astronomo della Texas A&M University di College Station e autore principale della ricerca pubblicata su Nature: «Le molecole che abbiamo trovato non sono semplici come l'acqua o l'anidride carbonica, perché stiamo parlando di molecole grandi, con dozzine o centinaia di atomi al loro interno». Queste complesse molecole organiche sono comuni nello spazio, dove sono spesso legate a minuscoli granelli di polvere. 

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Foto, indizi e supposizioni lasciano pensare che su Marte ci sia stata vita: può esserci ancora? E come potrebbero essere gli organismi extraterrestri? E se un alieno arrivasse sulla Terra? Ne parliamo su Focus n. 369 (luglio 2023) © Focus

Gli astronomi le studiano perché possono aiutare a rivelare i dettagli chiave dell'attività all'interno delle galassie, ad esempio aiutano a influenzare la velocità con cui il gas interstellare si raffredda. Tuttavia, rilevare queste molecole in galassie molto distanti, che si sono formate quando l'Universo era relativamente giovane, è stato impegnativo, anche perché la loro esistenza non era certa.

Subito dopo il big bang. Ora, utilizzando il nuovo telescopio spaziale James Webb della NASA, Spilker e i suoi colleghi hanno rilevato queste molecole in una galassia nota come SPT0418-47, a più di 12 miliardi di anni luce dalla Terra. «È straordinario che l'Universo sia riuscito a creare molecole grandi e complesse molto rapidamente dopo il Big Bang», ha detto Spilker.

Data l'estrema distanza di SPT0418-47, la luce rilevata dagli astronomi ha iniziato il suo viaggio circa 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang (vale la pena ricordare che l'universo ha attualmente circa 13,8 miliardi di anni). «Questo spinge indietro il vecchio record per rilevamenti di queste molecole di circa un miliardo di anni», ha sottolineato Spilker. 

Lente gravitazionale, telescopio James Webb
La galassia osservata dal James Webb Space Telescope mostra un "anello di Einstein" causato da un fenomeno noto come “lente gravitazionale”. Quest'ultimo si verifica quando due galassie sono quasi perfettamente allineate rispetto al nostro punto di vista sulla Terra. La gravità della galassia in primo piano provoca la distorsione e l'ingrandimento della luce della galassia sullo sfondo, come se si guardasse attraverso lo stelo di un bicchiere. Poiché sono ingrandite, le lenti consentono agli astronomi di studiare galassie molto distanti in modo più dettagliato di quanto altrimenti possibile. © S. Doyle / J. Spilker

La scoperta è stata realizzata avvalendosi dell'aiuto di una "curvatura nel tessuto dello spazio-tempo" nota come "lente gravitazionale" (vedi illustrazione sopra). Per capire questo processo va ricordato che Albert Einstein scoprì che la massa di un qualsiasi oggetto distorce lo spazio-tempo, un po' come fa una palla da bowling potrebbe deformare un "lenzuolo" di gomma su cui viene fatta appoggiare. 

Luce piegata. Maggiore è la massa di un oggetto, più lo spazio-tempo si curva attorno all'oggetto stesso e quindi più forte è l'attrazione gravitazionale. Il modo con cui si comporta la gravità permette di piegare la luce nello stesso modo in cui farebbe una lente, quindi un potente campo gravitazionale, come quello prodotto da una massiccia galassia, agendo come una gigantesca lente d'ingrandimento. Questo ha permesso di studiare la lontanissima SPT0418-47 e di definirne i contenuti molecolari.

Inoltre, grazie alla risoluzione del telescopio James Webb, è possibile avere dettagli anche su dove si trovino le molecole all'interno di una galassia. In SPT0418-47, la presenza di queste molecole non è uniforme in tutta la galassia, ma questa caratteristica resta da spiegare. Nell'insieme queste nuove scoperte suggeriscono la possibilità che alcune galassie si siano formate ed evolute a grandissima velocità.

Allarme! Spilker ha infine avvertito che lo strumento del telescopio spaziale Webb che rileva a lunghezze d'onda nel medio infrarosso (MIRI), utilizzato per effettuare queste ricerche "sembra avere prestazioni in calo". La NASA ha un gruppo di ingegneri che immediatamente si è messo alla ricerca delle cause del problema. Se le prestazioni continueranno a deteriorarsi, infatti, potrebbe diventare impossibile effettuare studi come questo già a partire dal prossimo anno.

28 giugno 2023 Luigi Bignami
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