Il telescopio James Webb ha osservato carbonio, ossigeno e silicio nel gas espulso a velocità comprese tra 50 e 250 km/s da tre galassie viste quando l'universo aveva meno di 740 milioni di anni. Lo studio, pubblicato il 24 settembre 2026 su Nature Astronomy, paper di Yongda Zhu e colleghi, sposta più indietro nel tempo l'inizio del ciclo barionico: il meccanismo con cui le galassie restituiscono materia all'ambiente circostante.
Lo studio in cifre: tre galassie, non un'epoca generica
Le testate italiane hanno sintetizzato la scoperta con la formula «500 milioni di anni dopo il Big Bang». Il paper è più specifico: le galassie analizzate sono tre, con redshift sistemici di 9,31, 7,88 e 7,29. Tradotto in tempo cosmico, significa che la luce di queste sorgenti è partita rispettivamente a 530, 670 e 740 milioni di anni dopo il Big Bang.
I dati provengono dal programma SPURS (PID 9214) condotto con lo spettrografo NIRSpec a bordo di JWST, con circa 30 ore di esposizione cumulate. Yongda Zhu, postdoc al Department of Astronomy e allo Steward Observatory dell'Università dell'Arizona, ha analizzato manualmente gli spettri di centinaia di galassie e isolato solo tre sorgenti con continuo ultravioletto abbastanza luminoso (segnale/rumore maggiore di 10 vicino ai 1.450 Å) per rivelare le righe di assorbimento cercate.
* Galassia A: redshift 9,31, massa stellare log(M*/M☉) = 9,80
* Galassia B: redshift 7,88, massa stellare log(M*/M☉) = 9,11
* Galassia C: redshift 7,29, massa stellare log(M*/M☉) = 9,48
Perché conta il midpoint della reionizzazione
La reionizzazione cosmica è il periodo in cui la luce ultravioletta delle prime stelle ha strappato gli elettroni all'idrogeno diffuso, rendendo l'universo trasparente. Il punto medio di questa transizione cade a redshift tra 7 e 8, cioè circa 650-750 milioni di anni dopo il Big Bang. La galassia A dello studio è più lontana di quel confine: le prove di arricchimento chimico sono quindi antecedenti al midpoint della reionizzazione, non successive.
La differenza non è solo temporale. Il gruppo di Zhu non ha rilevato un singolo elemento, ma un profilo multi-fase: ossigeno neutro (O I), silicio e carbonio ionizzati una volta (Si II, C II), silicio e carbonio tre volte ionizzati (Si IV, C IV). La coesistenza di fasi neutre e altamente ionizzate, insieme a offset in velocità coerenti, indica che il gas è in espansione dalle galassie stesse. Non è un fondo intergalattico primordiale: è materia già processata dalle stelle e rilanciata fuori.
Gli attuali modelli idrodinamici cosmologici, come FIRE-2, prevedono questo comportamento, ma le prove dirette erano limitate a redshift inferiori a 6,5 e provenivano quasi sempre da sistemi di assorbimento lungo le linee di vista dei quasar. Vedere lo stesso fenomeno nelle galassie una per una, a redshift superiore a 7, è una verifica che gli autori descrivono come la prima disponibile a questa epoca.
Cosa cambia per la cronologia cosmica
Il risultato obbliga a rivedere il calendario della nucleosintesi stellare: le prime generazioni di stelle hanno completato il loro ciclo vitale, prodotto metalli e li hanno dispersi tramite venti e supernove prima di quanto le simulazioni standard assumessero come scenario conservativo. Il comunicato dell'Università dell'Arizona sulla scoperta parla di galassie che «seminavano» l'ambiente circostante: la metafora è letterale, perché gli stessi atomi di carbonio e ossigeno misurati nei venti galattici primordiali sono gli ingredienti di cui saranno fatti i pianeti e la vita.
La misura resta rara. Tre galassie non sono una statistica. SPURS è un programma di Ciclo 4 ancora in corso e altri gruppi stanno lavorando a stacking spettrali che aggregano decine di sorgenti per ricavare segnali medi. La prossima tappa è ampliare il campione fino a redshift 10 e oltre, dove JWST ha già confermato spettroscopicamente due galassie a z > 14. Si tratta di esercizi che spostano i confini del misurabile, un filone trasversale che include anche la lettura elettrica della chiralità molecola per molecola da Osaka, la prima osservazione delle cellule vive di un pesce antartico e lo studio sul canale Piezo1 e l'immunità innata.
Per docenti e studenti di astrofisica il paper fornisce un caso-studio concreto da portare in aula: righe di assorbimento misurate contro il continuo stellare, offset in velocità, confronto con spettri compositi di galassie Lyman-break a z ≈ 3. Dalla prossima finestra osservativa di JWST ci si aspetta che il numero di galassie con misure dirette del gas arricchito salga da 3 a qualche decina.