Le osservazioni effettuate con il James Webb stanno confermando la correttezza dell’attuale modello del nostro universo, il Big Bang.
Il James Webb Space Telescope (JWST) sta rivoluzionando la nostra comprensione dell’universo primordiale. Con uno specchio più grande di Hubble e la capacità di osservare in profondità nell’infrarosso, il JWST ci offre una visione dettagliata di quel periodo dell’universo in cui le galassie stavano iniziando a formarsi. I risultati sono stati sorprendenti e hanno portato alcuni a sostenere che arrivino a confutare il Big Bang. Tuttavia, come un recente studio ha dimostrato analizzando i dati, il modello del nostro universo è corretto.
Il modello standard del Big Bang per la cosmologia è il modello LCDM, che è un universo spinto ad espandersi attraverso l’energia oscura (rappresentata da Lambda nelle equazioni) e pieno di materia oscura fredda (CDM), il modello più fortemente supportato da prove osservative.
I dubbi sui risultati del James Webb
Una delle cose che l’LCDM ha previsto è che le prime galassie dovessero essere piccole e irregolari, accumulandosi attraverso le collisioni fino alle galassie più grandi che vediamo oggi. Questa previsione proveniva da simulazioni al computer dell’universo primordiale.
E i dati iniziali del JWST sono sembrati contraddire questa previsione. In particolare, due sondaggi, il JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) e il Cosmic Evolution Early Release Science Survey (SEERS) hanno trovato una manciata di galassie con un redshift maggiore di 10. Queste galassie sono tra le galassie più distanti mai osservate. Sono così lontane che le osserviamo in un momento in cui l’universo aveva meno di 500 milioni di anni.
Dai dati di Webb si è visto che solo queste galassie sono più grandi e più sviluppate del previsto, ma hanno anche un alto tasso di produzione stellare. È qui che sono intervenuti gli scettici del Big Bang, sostenendo che le galassie sono troppo sviluppate e troppo attive per essersi formate in meno di mezzo miliardo di anni, quindi il modello del Big Bang deve essere sbagliato.
Ma piuttosto che confutare il big bang, queste scoperte hanno mostrato invece le difficoltà di una simulazione dell’universo primordiale. La chiave delle simulazioni cosmologiche è essere in grado di modellarlo in modo molto dettagliato. Ovviamente è possibile simulare tutto, quindi i modelli si concentrano su scale particolari, come una certa dimensione iniziale delle galassie. Più dettagliata è la tua simulazione più accurata potrà essere, ma maggiore sarà la potenza di calcolo necessaria per eseguirla.
Simulazioni più dettagliate
Un recente studio ha esaminato simulazioni ad alta risoluzione chiamate Renaissance, che girano sul supercomputer Blue Waters Sustained Petascale Computing presso l’Università dell’Illinois. Le simulazioni possono modellare le galassie nell’universo primordiale che vanno da un minimo di 10.000 masse solari a decine di milioni di masse solari. È una delle simulazioni più dettagliate attualmente disponibili.
Il team ha esaminato sei galassie delle indagini JADES e SEERS che presentavano spostamenti verso il rosso z > 10 e tassi di formazione stellare ben misurati. E quando hanno confrontato queste galassie con la gamma di galassie prodotte nelle simulazioni hanno scoperto che c’era un forte accordo: le osservazioni JWST supportano di fatto il modello del Big Bang LCDM.
Man mano che il JWST continuerà a raccogliere dati è destinato a trovare altre sorprese osservative e, come mostra questo studio, saranno necessarie simulazioni più dettagliate per testare le osservazioni. Proprio come JWST spinge i limiti dell’osservazione cosmica, gli astrofisici dovranno spingere i limiti delle simulazioni al computer per riuscire a tenere il passo senza giungere a conclusioni affrettate.
Riferimenti: Universe Today, ArXiv
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