Il James Webb Space Telescope ha individuato Lap1-b, una galassia di 13 miliardi di anni con la piu' bassa abbondanza di ossigeno mai misurata: 1/240 di quella del Sole. La sua struttura interna rivela che e' composta quasi interamente da materia oscura, rendendola il candidato piu' solido mai trovato come antenata delle misteriose galassie fossili che orbitano intorno alla Via Lattea. Lo studio e' stato pubblicato su Nature il 13 maggio 2026.
Il record di primitività chimica
Lo studio e' stato guidato da Kimihiko Nakajima dell'Universita' di Kanazawa, in Giappone, con la partecipazione di Eros Vanzella dell'INAF di Bologna. Per osservare una galassia cosi' tenue, il team ha sfruttato la lente gravitazionale del cluster MACS J0416, che ha amplificato la luce della galassia di 100 volte: senza questo effetto cosmico, sarebbe rimasta invisibile a qualsiasi strumento attuale. Le osservazioni con il JWST sono durate oltre 30 ore consecutive, una delle sessioni di puntamento piu' lunghe mai dedicate a un singolo oggetto nell'universo primordiale.
Ogni galassia porta nel suo gas la traccia chimica delle stelle esplose in passato: piu' ossigeno e' presente, piu' generazioni stellari si sono gia' succedute. La galassia ne contiene 1/240 rispetto al Sole, il minimo assoluto tra tutti gli oggetti extragalattici con composizione chimica misurata. Il rapporto carbonio-ossigeno elevato e' compatibile con le firme lasciate dalle stelle di prima generazione, quelle nate dal solo idrogeno ed elio del Big Bang, prive di elementi pesanti.
Quasi solo materia oscura: il legame con le galassie fossili
Il dettaglio che distingue questa galassia da ogni altra primitiva nota e' la massa stellare visibile: meno di 3.300 masse solari. Un numero irrisorio, se si considera che la Via Lattea ne contiene circa 200 miliardi. Eppure la gravita' complessiva dell'oggetto supera di gran lunga quella giustificata dalle sue stelle: la parte dominante e' materia oscura, invisibile e non rilevabile direttamente.
Questa proporzione e' esattamente la firma delle galassie nane ultra-deboli (Ultra-Faint Dwarf, UFD) che orbitano intorno alla Via Lattea: oggetti con poche centinaia o migliaia di stelle ma aloni di materia oscura sproporzionati. La scoperta suggerisce che queste galassie fossili siano discendenti dirette di oggetti simili, formatisi nei primi miliardi di anni dopo il Big Bang e sopravvissuti quasi intatti fino a oggi. Se questa catena evolutiva e' confermata, le UFD vicine a noi diventano laboratori unici per testare i modelli di materia oscura nell'universo locale. Una ricerca distinta ha gia' individuato possibili segnali di materia oscura nelle strutture interne della Via Lattea: le nubi di idrogeno ionizzato al centro della nostra galassia mostrano anomalie compatibili con particelle piu' leggere del previsto.
INAF di Bologna tra i protagonisti e i prossimi passi
Il gruppo di Vanzella non e' un coautore di routine: aveva gia' identificato Lap1-b nel 2023 in un primo studio, e i nuovi dati JWST confermano e approfondiscono quella pista. "La sua somiglianza con le galassie nane locali ultra-deboli, composte da appena qualche migliaio di masse solari, suggerisce che Lap1-b possa rappresentarne un progenitore osservato in una fase estremamente primitiva, finora prevista solo teoricamente", ha dichiarato Vanzella.
Il team sta guidando nuove osservazioni JWST su oggetti analoghi emersi nei mesi recenti, tutti resi visibili grazie all'effetto di lente gravitazionale. Il panorama dell'astronomia spaziale italiana si arricchisce su piu' fronti: il progetto Solaris osserva il Sole dall'Antartide in onde radio ad alta frequenza, mentre sul fronte dell'esplorazione lontana la sonda Voyager 1 ha riattivato i propulsori dopo 21 anni di inattivita', confermando che le missioni spaziali producono dati utili su scale temporali imprevedibili.
Il catalogo dei progenitori primordiali e' appena iniziato. Ogni galassia ultra-debole identificata con il JWST aggiunge un punto dati per ricostruire come la materia oscura ha plasmato le strutture piu' piccole dell'universo nelle sue prime centinaia di milioni di anni. Se le galassie fossili della Via Lattea sono sopravvissute intatte dal Big Bang, contengono le risposte a domande che la fisica delle particelle non ha ancora saputo dare.
Domande frequenti
Che cos'è Lap1-b e perché è considerata importante?
Lap1-b è una galassia individuata dal James Webb Space Telescope, vecchia di 13 miliardi di anni, con la più bassa abbondanza di ossigeno mai misurata. È considerata importante perché rappresenta il candidato più solido come antenata delle galassie fossili ultra-deboli che orbitano intorno alla Via Lattea.
In che modo il James Webb Space Telescope è riuscito a osservare Lap1-b?
Il telescopio ha sfruttato l'effetto di lente gravitazionale del cluster MACS J0416, che ha amplificato la luce della galassia di 100 volte. Senza questo effetto, Lap1-b sarebbe rimasta invisibile agli strumenti attuali.
Perché Lap1-b è considerata una galassia primitiva dal punto di vista chimico?
Lap1-b contiene solo 1/240 dell'ossigeno presente nel Sole, il minimo assoluto tra gli oggetti extragalattici misurati. Questo indica che ha subito pochissimi cicli di formazione stellare e conserva firme chimiche compatibili con le prime stelle nate dopo il Big Bang.
Qual è il legame tra Lap1-b e le galassie fossili ultra-deboli della Via Lattea?
Lap1-b mostra una predominanza di materia oscura rispetto alla massa stellare, una caratteristica tipica delle galassie nane ultra-deboli che orbitano attorno alla Via Lattea. Questa scoperta suggerisce che le galassie fossili locali siano discendenti dirette di oggetti simili a Lap1-b.
Quali sono i prossimi passi della ricerca su Lap1-b e galassie simili?
Il team sta conducendo nuove osservazioni con il JWST su oggetti analoghi, resi visibili dall'effetto di lente gravitazionale, per ampliare il catalogo dei progenitori primordiali. Ogni scoperta contribuirà a comprendere meglio il ruolo della materia oscura nella formazione delle prime strutture galattiche.
Qual è il contributo dell'INAF di Bologna a questa scoperta?
Il gruppo guidato da Eros Vanzella dell'INAF di Bologna ha avuto un ruolo centrale, avendo già identificato Lap1-b in uno studio precedente e partecipando attivamente alle nuove osservazioni e analisi con il JWST.
