Il telescopio James Webb rivela la mappa più chiara mai ottenuta della rete cosmica dell’Universo.

La rete cosmica è l’immensa struttura scheletrica dell’universo. È composta da filamenti e strati di materia oscura e gas che circondano gigantesche regioni di spazio, per lo più vuote, note come vuoti cosmici. Insieme, queste strutture formano l’architettura su larga scala del cosmo, collegando galassie e ammassi di galassie attraverso distanze enormi.

I risultati sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal. I ricercatori si sono avvalsi di COSMOS-Web, la più grande indagine condotta finora dal JWST, per studiare come le galassie si sono disposte all’interno della rete cosmica nel corso di 13,7 miliardi di anni di storia cosmica.

Il telescopio spaziale JWST apre una nuova prospettiva sull’universo.

Dal suo lancio nel 2021, il JWST ha ampliato notevolmente la capacità degli scienziati di studiare l’universo distante. I suoi strumenti a infrarossi altamente sensibili possono rilevare galassie deboli che i telescopi precedenti non erano in grado di vedere, consentendo agli astronomi di scrutare più indietro nel tempo e attraverso dense nubi di polvere cosmica.

Per sfruttare appieno queste capacità, un team internazionale ha creato COSMOS-Web, il più grande programma di Osservazione Generale (GO) selezionato per il telescopio spaziale. Il programma GO è il processo principale che i ricercatori utilizzano per ottenere tempo di osservazione con il JWST. L’indagine copre una sezione continua di cielo di dimensioni approssimativamente pari a tre lune piene ed è stata specificamente progettata per mappare la rete cosmica.

“Il JWST ha completamente cambiato la nostra visione dell’universo e COSMOS-Web è stato progettato fin dall’inizio per fornirci la visione ampia e approfondita di cui abbiamo bisogno per osservare la rete cosmica”, ha affermato Hossein Hatamnia, dottorando presso l’UCR e gli Osservatori Carnegie, nonché autore principale dello studio. “Per la prima volta possiamo studiare l’evoluzione delle galassie in strutture di ammassi e filamenti attraverso il tempo cosmico, da quando l’universo aveva un miliardo di anni fino all’universo vicino”.

L’universo vicino si riferisce alla regione entro circa 1 miliardo di anni luce dalla Terra. Un anno luce, che equivale a circa 5,88 trilioni di miglia, misura la distanza percorsa dalla luce in un anno.

La rete cosmica svelata nei dettagli

Bahram Mobasher, illustre professore di fisica e astronomia presso l’UCR e consulente di Hatamnia, ha affermato che la nuova mappa basata sul JWST rivela molte più informazioni rispetto alle precedenti osservazioni della stessa area effettuate dal telescopio spaziale Hubble. Secondo Mobasher, i confronti diretti mostrano che i dati precedenti sovrapponevano strutture che il JWST è ora in grado di separare chiaramente.

“Il salto in profondità e risoluzione è davvero significativo, e ora possiamo osservare la rete cosmica in un’epoca in cui l’universo aveva solo poche centinaia di milioni di anni, un’era che prima del JWST era praticamente irraggiungibile”, ha affermato Mobasher. “Ciò che prima appariva come un’unica struttura ora si risolve in molteplici dettagli, e i particolari che prima erano sfumati ora sono chiaramente visibili.”

Hatamnia ha affermato che la mappa più precisa deriva dalla collaborazione tra due punti di forza principali del JWST.

“Il telescopio rileva molte più galassie deboli nella stessa porzione di cielo, e le distanze di queste galassie vengono misurate con molta più precisione”, ha affermato. “Ogni galassia può quindi essere collocata nella corretta porzione di tempo cosmico, migliorando la risoluzione della mappa.”

Pubblicazione dei dati della Rete Cosmica

“La pipeline utilizzata per costruire la mappa, il catalogo di 164.000 galassie e la loro densità cosmica, e un video che mostra l’evoluzione della rete cosmica nel corso di miliardi di anni, sono stati resi pubblici”, ha affermato Mobasher.

L’articolo è intitolato “Struttura su larga scala nella rete COSMOS: tracciare l’evoluzione delle galassie nella rete cosmica fino a z ∼ 7 con la più grande indagine del JWST”.

Hanno contribuito allo studio anche ricercatori provenienti da Stati Uniti, Danimarca, Cile, Francia, Finlandia, Svizzera, Giappone, Cina, Germania e Italia.

I fondi per la ricerca provengono da sovvenzioni erogate nell’ambito del programma di ricerca e innovazione Horizon 2020 dell’Unione Europea.

Presentiamo una ricostruzione della struttura su larga scala, utilizzando il programma COSMOS-Web del telescopio spaziale James Webb (JWST) per tracciare l’evoluzione galattica guidata dall’ambiente fino a z ∼ 7. Applichiamo un metodo di stima della densità basato su kernel ponderati a 164.000 galassie con redshift fotometrici robusti. Troviamo che la massa stellare ha una correlazione positiva con la densità a tutti i redshift, che è più forte per le galassie quiescenti (QG) a z ≲ 2,5, mentre a redshift più elevati (2,5 ≲ z ≲ 5,5) questa tendenza è confinata ad ambienti estremamente sovradensi, in accordo con l’assemblaggio di massa precoce nei protocluster. Il tasso di formazione stellare (SFR) mostra una tendenza negativa con la densità per le galassie quaternarie (QG) a z ≲ 1,2, invertendosi a z ≳ 1,8, mentre le galassie in formazione stellare (SFG) mostrano una lieve correlazione positiva fino a z ∼ 5,5. L’SFR specifico rimane quasi piatto per le SFG e diminuisce con la densità per le QG a z ≲ 1,2. Inoltre, le efficienze di spegnimento di massa e ambientale mostrano che i processi guidati dalla massa dominano a z ≳ 2,5, che i due processi agiscono con forza comparabile tra 0,8 ≲ z ≲ 2,5 e che lo spegnimento ambientale diventa più forte per le galassie di bassa massa ( M _⋆ ≲ 10 ¹⁰ M _⊙ ) a z ≲ 0,8. Questi risultati rivelano che la struttura su larga scala guida l’evoluzione galattica potenziando l’assemblaggio di massa iniziale nelle regioni dense e sopprimendo sempre più la formazione stellare nei sistemi di bassa massa in tempi successivi, stabilendo il ruolo ambientale della rete cosmica attraverso la storia cosmica. COSMOS-Web, il più grande sondaggio JWST, fornisce redshift fotometrici accurati e profondi, raggiungendo l’80% di completezza di massa a a z ∼ 7, consentendo la prima visione di come gli ambienti abbiano plasmato l’evoluzione delle galassie dall’epoca della reionizzazione ai giorni nostri.

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