Il telescopio spaziale James Webb di NASA/ESA/CSA e il telescopio spaziale Hubble di NASA/ESA si sono uniti per studiare un vasto ammasso di galassie noto come MACS0416. L’immagine pancromatica risultante combina la luce visibile e quella infrarossa per assemblare una delle viste più complete dell’Universo mai ottenute. Situato a circa 4,3 miliardi di anni luce dalla Terra, MACS0416 è una coppia di ammassi di galassie in collisione che alla fine si uniranno per formare un ammasso ancora più grande.
L’immagine rivela una ricchezza di dettagli che sono possibili solo combinando la potenza di entrambi i telescopi spaziali. Comprende un’abbondanza di galassie al di fuori dell’ammasso e una manciata di fonti che variano nel tempo, probabilmente a causa della lente gravitazionale, ossia la distorsione e l’amplificazione della luce proveniente da fonti distanti sullo sfondo.
Questo ammasso è stato il primo di una serie di viste super profonde senza precedenti dell’Universo ottenute da un ambizioso programma collaborativo chiamato Frontier Fields, inaugurato nel 2014. Hubble ha aperto la strada alla ricerca di alcune delle galassie intrinsecamente più deboli e più giovani mai rilevate. La visione a infrarossi di Webb rafforza in modo significativo questo sguardo profondo, andando ancora più lontano nell’Universo primordiale con la sua visione a infrarossi.
Per realizzare l’immagine, in generale le lunghezze d’onda più corte della luce sono state codificate con il colore blu, le lunghezze d’onda più lunghe rosse e le lunghezze d’onda intermedie verdi. L’ampia gamma di lunghezze d’onda, da 0,4 a 5 micron, produce un paesaggio di galassie particolarmente vivido. Questi colori forniscono indizi sulle distanze delle galassie: le galassie più blu sono relativamente vicine e spesso mostrano un’intensa formazione stellare, come meglio rilevato da Hubble, mentre le galassie più rosse tendono ad essere più distanti e vengono rilevate meglio da Webb. Alcune galassie appaiono molto rosse perché contengono abbondanti quantità di polvere cosmica che tende ad assorbire i colori più blu della luce stellare.
Identificare oggetti transitori
Sebbene le nuove osservazioni di Webb contribuiscano a questa vista spettacolare, sono state ottenute per uno scopo scientifico specifico. Il gruppo di ricerca ha combinato le tre epoche di osservazioni, ciascuna effettuata a settimane di distanza, con una quarta epoca del gruppo di ricerca CANUCS (CAnadian NIRISS Unbiased Cluster Survey). L’obiettivo era cercare oggetti che variavano nella luminosità osservata nel tempo, noti come transitori.
Hanno identificato 14 transitori di questo tipo attraverso il campo visivo. Dodici di essi erano situati in tre galassie che sono fortemente ingrandite dalla lente gravitazionale, ed è probabile che si tratti di stelle singole o di sistemi multipli di stelle che per breve tempo vengono ingranditi molto fortemente. I due transitori restanti si trovano all’interno di galassie di fondo con un ingrandimento più moderato e sono probabilmente supernove.
La scoperta di così tanti transitori con osservazioni che abbracciano un arco di tempo relativamente breve suggerisce che gli astronomi potrebbero trovare molti più transitori in questo ammasso e in altri simili attraverso il monitoraggio regolare con Webb.
Mothra e Godzilla
Tra i transitori identificati dal team, uno si è distinto in particolare. Situato in una galassia che esisteva circa 3 miliardi di anni dopo il Big Bang, è ingrandito di un fattore di almeno 4000. Il team ha soprannominato il sistema stellare Mothra in un cenno alla sua “natura mostruosa”, essendo sia estremamente luminoso che estremamente ingrandito. Si unisce a un’altra stella ingrandita dalla lente gravitazionale che i ricercatori avevano precedentemente identificato e che avevano soprannominato Godzilla. Sia Godzilla che Mothra sono mostri giganti conosciuti come kaiju nel cinema giapponese.
È interessante notare che Mothra è visibile anche nelle osservazioni di Hubble effettuate nove anni prima. Questo è insolito, perché per ingrandire una stella così tanto è necessario un allineamento molto specifico tra l’ammasso di galassie in primo piano e la stella sullo sfondo. I movimenti reciproci della stella e dell’ammasso avrebbero dovuto eventualmente eliminare quell’allineamento. La spiegazione più probabile è che ci sia un oggetto aggiuntivo all’interno del cluster in primo piano che aggiunge maggiore ingrandimento. Il team è riuscito a vincolare la sua massa a un valore compreso tra 10.000 e 1 milione di volte la massa del nostro Sole. La sua natura esatta, tuttavia, rimane sconosciuta. È possibile che l’oggetto sia un ammasso stellare globulare troppo debole perché Webb possa osservarlo direttamente.
