Scoperta di una galassia con redshift 14.4, 280 milioni di anni dopo il Big Bang

AUTORE: Avi Loeb – 29 Gennaio 2026 – Vai all’articolo originale LINK

La galassia MoM-z14 è attualmente la galassia più lontana mai rilevata, individuata dalla NIRCam (Near-Infrared Camera) del telescopio spaziale James Webb della NASA e confermata spettroscopicamente con il suo strumento NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph). Il redshift della galassia è 14,4, corrispondente a 280 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’età dell’universo primordiale era solo il 2% del suo valore attuale, 13,8 miliardi di anni. (Credito immagine: JWST/NASA)

Ispirato Il 15 gennaio 2013, ho pubblicato un manuale completo con il mio ex dottorando, Steve Furlanetto (attualmente professore ordinario all’UCLA), intitolato: “Le prime galassie nell’universo” (disponibile qui presso Princeton University Press). Lo scopo del libro di testo (e del suo predecessore più breve “Come si sono formate le prime stelle e galassie?”, pubblicato tre anni prima qui), era quello di riassumere il quadro teorico che ho sviluppato con i miei studenti e post-dottorandi riguardo alle proprietà delle prime stelle e galassie. Queste fonti di luce ultravioletta ruppero gli atomi di idrogeno primordiali in elettroni e protoni costituenti, dando inizio alla cosiddetta Epoca della Rionizzazione. La prima luce emessa dalle stelle più antiche fornisce dettagli quantitativi alla versione scientifica della frase biblica della Genesi: “Sia la luce”. Comprendere la formazione delle prime galassie, che ha portato alla produzione dell’ossigeno e del carbonio su cui si basa la biologia, è una parte importante per capire le nostre radici cosmiche. Il mio libro di testo è stato scritto in previsione del telescopio spaziale James Webb, che ho contribuito a progettare come membro del suo primo gruppo di lavoro due decenni prima.

Dopo un importante ritardo inaspettato, il telescopio Webb è stato finalmente lanciato nel 2021 e da allora ha funzionato magnificamente come macchina per la scoperta delle prime galassie.

Nel 1992, il mio collega Piero Madau mi disse che il suo articolo sulle galassie ad alto redshift era stato rifiutato per la pubblicazione da un revisore che sosteneva che l’articolo fosse troppo speculativo perché non sappiamo se esistano galassie oltre il redshift 2. La realtà cosmica è molto diversa da come l’aveva concepita questo arbitro. Infatti, il telescopio Webb ha rivelato una popolazione crescente di galassie luminose a redshift maggiori di 10.

Ieri, 13 anni dopo la pubblicazione del mio libro di testo, la NASA ha annunciato qui la rilevazione confermata della galassia più lontana conosciuta, MoM-z14, nel campo COSMOS Legacy. Questo campo copre un mosaico del cielo che misura 2 gradi quadrati, circa dieci volte l’area angolare della Luna. Il redshift della galassia è 14,44 (+/- 0,02), corrispondente a circa 280 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’età dell’universo primordiale era solo il 2% del suo valore attuale, 13,8 miliardi di anni. L’Universo si è espanso di un fattore pari a 15,44 da quando questa galassia ha emesso la sua luce, e quindi le lunghezze d’onda osservate della sua radiazione sono allungate di questo fattore rispetto ai loro valori all’emissione. La scoperta, guidata da Rohan Naidu del MIT (che ha conseguito il dottorato di ricerca presso il dipartimento di astronomia di Harvard nel 2022), è stata annunciata 8 mesi fa in un preprint disponibile qui.

Immagini e spettroscopia del telescopio Webb di MoM-z14. Pannello superiore: immagini NIRCam che mostrano una sorgente compatta rilevata a una lunghezza d’onda osservata maggiore di 2 micrometri. Riquadro in alto a sinistra: immagine a colori NIRCam con sovrapposti gli slitlets NIRSpec. Pannello inferiore: Lo spettro del prisma rivela che la scomparsa della sorgente al di sotto di una lunghezza d’onda osservata di 2 micrometri nell’imaging è dovuta a un’interruzione brusca la cui nitidezza implica che sia prodotta dalla transizione di Lyman-α dell’idrogeno. Inoltre, una serie di righe di emissione ultravioletta (linee tratteggiate) supporta il redshift dedotto. (Credito immagine: R. Naidu et al. 2025)

Il redshift di MoM-z14 è confermato spettroscopicamente con il prisma NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) attraverso il rilevamento di un brusco salto di assorbimento (dovuto alla transizione di Lyman-alfa dal livello fondamentale al primo livello eccitato degli atomi di idrogeno) e di cinque righe di emissione ultraviolette, tra cui una caratteristica dell’azoto. Queste prominenti linee ultraviolette segnalano una storia di formazione stellare in aumento, con un incremento di un fattore 10 negli ultimi 5 milioni di anni. Come previsto nel mio libro di testo per le galassie a quel redshift, la sorgente è estremamente compatta, con un raggio di circa 240 anni luce — cento volte più piccola della distanza tra il Sole e il centro della Via Lattea.

Le caratteristiche spettrali dell’azoto osservate nella galassia primordiale MoM-z14 non possono essere prodotte da stelle normali entro 280 milioni di anni dal Big Bang. In un nuovo progetto di ricerca che sto conducendo con il mio post-doc, Devesh Nandel, stiamo mettendo in relazione la produzione di azoto con le stelle supermassicce che potrebbero essersi formate naturalmente dal gas cosmico primordiale prima che fosse arricchito di elementi pesanti dalle generazioni successive di stelle. Come discusso nel mio libro di testo, il gas primordiale di idrogeno ed elio non poteva raffreddarsi in modo efficiente e probabilmente si frammentò in stelle massicce.

L’assenza di un’ala di smorzamento forte della caratteristica di assorbimento dell’idrogeno suggerisce che gli atomi di idrogeno nell’immediato ambiente intergalattico di MoM-z14 fossero già dissociati, come previsto nei modelli di reionizzazione per quel redshift. La galassia MoM-z14 ha ripulito la densa nebbia primordiale di idrogeno dell’universo primordiale nello spazio circostante. Così, MoM-z14 fornisce un altro indizio per mappare la linea temporale della reionizzazione, un lavoro che non era possibile finché il telescopio Webb non ha svelato questa era cosmica. I futuri osservatori radio punteranno a misurare la debole emissione di idrogeno da quell’epoca a una lunghezza d’onda di 21 centimetri, come anticipato nel mio libro di testo.
Osservare le stelle più antiche è simile all’archeologia, poiché scavare a fondo nello spazio ci riporta indietro nel tempo a causa della velocità finita della luce. Il telescopio Webb è simile a una pala archeologica che rivela antichi strati di storia cosmica.

Come altre galassie che il telescopio Webb ha scoperto nell’universo primordiale, MoM-z14 è più luminosa e chimicamente arricchita di quanto il mio libro di testo si aspettasse di trovare in questa prima epoca.

MoM-z14 è una delle galassie sorprendentemente luminose in crescita nell’universo primordiale, circa cento volte più abbondante di quanto previsto nel mio libro di testo prima del lancio del telescopio Webb. Quando i giornalisti mi hanno chiesto del mio libro di testo 13 anni fa, ho espresso la speranza che alcune delle mie previsioni si rivelassero sbagliate grazie al telescopio Webb. Dopotutto, la scienza è un’esperienza di apprendimento e le osservazioni sono cruciali per affinare le nostre idee sulle nostre radici cosmiche.