La gravità agisce come una lente. Piega lo spazio, distorce il tempo e amplifica la luce che altrimenti rimarrebbe nascosta nell’oscurità. Albert Einstein lo aveva intuito un secolo fa. Sapeva che gli oggetti massicci potevano deformare il tessuto del cosmo, allungando la luce proveniente da fonti distanti mentre passava. Oggi chiamiamo questo fenomeno lente gravitazionale. Il James Webb Space Telescope (JWT) utilizza questa prevedibile distorsione cosmica per vedere le reliquie più antiche dell’universo.
Questa non è più teoria. È uno strumento di lavoro nelle cassette degli attrezzi dell’osservatorio. Guarda l’ultima versione di JWST, incentrata su un giovane ammasso di galassie caotico noto come MACS J053.4-042. Qui, gli specchi del luna park di Einstein sono pienamente all’opera. L’immagine mostra due enormi galassie che si intrecciano, circondate da uno sfondo di debole e antica luce stellare amplificata fino alla visibilità dal peso della materia che si trova tra noi e l’universo primordiale.
La collisione a Columba
Al centro dell’inquadratura ci sono due galassie luminose, fari bianchi. Si siedono nella costellazione di Columba. Secondo l’Agenzia spaziale europea (ESA), questi non fluttuano da soli. Sono i centri gravitazionali dei propri sottoammassi, avvolti in galassie più piccole e subordinate. Ma non sono in pace. Stanno crollando.
La luce che vediamo da questa scena è partita quando l’universo aveva solo circa 9 miliardi di anni, circa 4,4 miliardi anni fa : non un batter d’occhio per l’evoluzione cosmica, ma un’eternità per la biologia. Questi cluster sono nel mezzo di una fusione disordinata. Le due principali galassie ellittiche si sono già perforate i nuclei l’una dell’altra. In questo momento sono separati da circa 1 milione di anni luce. Immagina di allineare dieci Vie Lattee fianco a fianco. Questa è la chiusura del divario. Tra miliardi di anni, ricadranno l’uno verso l’altro, si fonderanno completamente e diventeranno uno.
I due ammassi non vanno d’accordo, fondendosi in un processo che alla fine creerà un’unica, mostruosa galassia.
Ma guarda oltre i centri bianchi. Guarda ai bordi.
Vedere l’invisibile con la lente gravitazionale
La vera storia vive negli archi arancioni. Questi nastri contorti di luce fiancheggiano il grappolo principale come i manici di una tazza. Non fanno parte del gruppo locale. Sono galassie sullo sfondo, molto più lontane, la cui luce è stata piegata e allungata dalla gravità dell’ammasso in primo piano. Senza questo effetto di lente, quei segnali sarebbero troppo deboli per essere rilevati anche da James Webb.
La lente gravitazionale consente agli astronomi di sondare le galassie formatesi meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. Amplifica i più deboli sussurri dell’universo primordiale, trasformando oggetti impossibili da vedere in chiari obiettivi di studio. Solo nell’arco sinistro dell’immagine, tre punti luminosi non sono tre galassie diverse. Sono la stessa galassia, ripresa più volte mentre la sua luce prende percorsi diversi attorno all’obiettivo.
Questo non è un problema tecnico raro. Questa distorsione si ripete attraverso il campo visivo. Ogni striscia arancione allungata offre una finestra deformata su un’era antica della storia cosmica. È così che gli scienziati verificano che l’universo primordiale stava costruendo stelle più velocemente di quanto previsto dai nostri modelli. Le strutture più antiche del cosmo sono più grandi e più mature di quanto le attuali teorie cosmologiche affermino che dovrebbero essere.
Perché questa lente è importante per lo studio sul campo profondo
La lente gravitazionale non è solo una bella immagine. È il metodo principale per studiare le galassie deboli e più antiche. Utilizzando un’enorme stranezza cosmica (un ammasso di galassie) come lente per scoprirne un’altra (antiche galassie lontane), JWST colma le lacune nella nostra sequenza temporale. La massa di MACS 0453.3-3542 agisce come una lente d’ingrandimento naturale, permettendoci di vedere dettagli che sarebbero sfocati o invisibili senza aiuto.
Gli scienziati si aspettano che queste osservazioni terranno occupati gli astronomi per anni. Ogni nuova immagine rivela che la formazione iniziale delle galassie è stata più disordinata, più veloce e più complessa di quanto suggerito dai dati precedenti. Stiamo vedendo l’universo in uno stato di rapida costruzione, catturato in alta definizione dal miglior telescopio mai costruito. L’obiettivo non mente. L’universo è sempre stato più selvaggio di quanto pensassimo.
E questo è solo l’inizio di ciò che vedrà questo telescopio.
