Il James Webb Space Telescope (JWST) rappresenta un passo avanti enorme nella nostra capacità di osservare i primi istanti dell’universo. Lanciato nel dicembre 2021, il successo del dispiegamento del telescopio – in particolare l’apertura del suo enorme schermo solare – ha segnato l’inizio di un’era in cui osservare le primissime stelle non è più fantascienza, ma a portata di mano.
L’enigma dei primi buchi neri
Una delle prime sorprese del JWST è stata la scoperta di buchi neri supermassicci che esistevano quando l’universo aveva solo il 3% della sua età attuale. Questi buchi neri, alcuni dei quali superano un milione di volte la massa del nostro Sole, pongono un enigma significativo: come si sono formati così rapidamente? Una teoria suggerisce che i buchi neri più piccoli, nati dalla morte esplosiva delle prime stelle (conosciute come stelle di Popolazione III), si siano fusi rapidamente sotto la gravità per creare questi giganti. Tuttavia, i tempi di questo processo sono stretti, sollevando interrogativi sui meccanismi che hanno permesso a migliaia di buchi neri più piccoli di fondersi in poche centinaia di milioni di anni.
Stelle Popolazione III: la prima luce dell’Universo
Le stelle di Popolazione III sono la chiave per rispondere a queste domande. Queste stelle si sono formate in un universo primordiale composto quasi interamente da idrogeno ed elio, con solo tracce di altri elementi. Erano molto più massicce delle stelle nate oggi, vivevano velocemente e morivano giovani in spettacolari supernove. Queste esplosioni hanno seminato nell’universo elementi più pesanti – carbonio, ossigeno, ferro – essenziali per la formazione dei pianeti e della vita.
La sfida è che nessuno ha mai osservato direttamente queste stelle. La loro distanza estrema e l’espansione dell’universo rendono difficile il rilevamento, ma JWST offre una soluzione.
Lente gravitazionale: un microscopio cosmico
Per superare questa sfida, gli astronomi stanno utilizzando un fenomeno chiamato lente gravitazionale. Oggetti massicci, come gli ammassi di galassie, piegano lo spazio stesso, amplificando la luce proveniente da galassie lontane dietro di loro. Questo effetto, previsto da Einstein, trasforma sostanzialmente l’universo in un telescopio naturale. Puntando JWST verso queste lenti, possiamo ottenere fattori di ingrandimento fino a 10.000 in alcune regioni, trasformando di fatto l’osservatorio in un microscopio cosmico. Questo ci permette di vedere oggetti che altrimenti sarebbero impossibili da rilevare.
Primi scorci: Icaro e Earendel
Negli ultimi anni, gli astronomi hanno già intravisto alcune delle stelle più antiche. Nel 2016, il telescopio spaziale Hubble ha individuato “Icaro”, la prima stella osservata con questo metodo, che si trova a una distanza incredibile di 200 volte quella di qualsiasi stella precedentemente conosciuta. Più recentemente, nel 2022, JWST ha scoperto “Earendel”, una stella cinque volte più lontana di Icaro, che appare com’era quando l’universo aveva solo il 7% della sua età attuale.
Queste scoperte suggeriscono che presto potremmo osservare direttamente la primissima generazione di stelle. Tuttavia, anche queste osservazioni sono istantanee nel tempo: vediamo queste stelle come erano miliardi di anni fa, non come esistono oggi.
La materia oscura e la ricerca di strutture invisibili
La luce di queste antiche stelle non rivela solo informazioni sulla loro composizione; passa anche attraverso le strutture invisibili della materia oscura. La materia oscura costituisce la stragrande maggioranza della materia nell’universo, ma la sua natura rimane sconosciuta. Analizzando il modo in cui la luce stellare viene distorta, gli astronomi possono mappare la distribuzione della materia oscura e testare le teorie sulla sua composizione. Alcune osservazioni recenti suggeriscono che la materia oscura possa formare strutture con masse paragonabili a quelle dei pianeti, il che escluderebbe alcuni modelli della materia oscura.
Il futuro della prima luce
La caccia alle stelle di Popolazione III sta accelerando. Il prossimo telescopio spaziale romano Nancy Grace osserverà una porzione più ampia del cielo, rivelando migliaia di nuove lenti gravitazionali. Il previsto Habitable Worlds Observatory (HWO) promette capacità ancora maggiori, permettendoci potenzialmente di studiare queste antiche stelle con un dettaglio senza precedenti.
Combinando la potenza dei telescopi avanzati con le lenti della natura, stiamo entrando in un’era d’oro dell’astronomia. Osservare le prime stelle dell’universo non significa solo comprendere il cosmo primordiale; si tratta di svelare i misteri fondamentali della materia oscura e le origini di tutto ciò che vediamo oggi. Le prime stelle dei dinosauri saranno presto confermate e noi le studieremo più nel dettaglio, svelando segreti nascosti da miliardi di anni.
