L’universo primordiale sfida la fisica: il telescopio James Webb scopre un mostro cosmico che non dovrebbe esistere

I modelli cosmologici con cui abbiamo descritto la nascita del cosmo rischiano di finire dritti nel cestino. A oltre dieci miliardi di anni luce dalla Terra c’è qualcosa di enorme che, secondo le equazioni finora considerate intoccabili, semplicemente non dovrebbe essere lì.

Il telescopio spaziale James Webb ha infatti catturato l’immagine di un ammasso di galassie mastodontico, compatto e straripante di materia oscura, già perfettamente formato quando l’universo era poco più di un neonato.

L’oggetto dell’enigma si chiama XLSSC 122. Gli astrofisici lo conoscevano già dal 2014 grazie al satellite a raggi X XMM-Newton e alle successive verifiche del telescopio Hubble, ma solo oggi gli occhi a infrarossi del James Webb hanno mostrato la sua vera natura.

Il dato temporale è quello più interessante: la luce che vediamo è partita circa 10,4 miliardi di anni fa. Siamo nell’epoca che gli astronomi chiamano colloquialmente “mezzogiorno cosmico”, la fase di massima attività in cui le prime galassie producevano stelle a un ritmo forsennato, fino a cento volte superiore a quello attuale.

In quella fase pionieristica, le strutture gigantesche avrebbero dovuto essere soltanto all’inizio del loro assemblaggio. XLSSC 122, invece, si presenta già grande, ordinato e strutturato come un ammasso del nostro universo moderno.

Come se in un cantiere aperto da una settimana si trovasse già un grattacielo completato e arredato.

La lente gravitazionale più lontana mai vista

A svelare la massa spropositata dell’ammasso è stato un colpo di fortuna ottico. XLSSC 122 si trova esattamente allineato davanti a galassie ancora più remote.

La sua immensa gravità curva lo spazio circostante, piegando e ingrandendo la luce delle galassie sullo sfondo:

• Il fenomeno è noto come lente gravitazionale forte.
• Nelle immagini del telescopio si manifesta come una serie di caratteristici archi azzurri e deformati.
• XLSSC 122 ha conquistato il primato come l’ammasso più distante nell’universo in cui sia mai stato osservato questo fenomeno.

L’ammasso alle spalle mostra i caratteristi archi blu, tipici della forte distorsione gravitazionale

Attraverso lo studio di queste distorsioni, i ricercatori guidati da Kyle Finner dell’IPAC (il centro di astrofisica del Caltech) hanno potuto “pesare” la struttura con una precisione finora impossibile.

Il verdetto è inequivocabile: la materia visibile, cioè le stelle luminose e le nubi di gas caldo, rappresenta solo una minima frazione della massa totale. Quasi tutto il peso è costituito da materia oscura, l’invisibile impalcatura che tiene insieme l’universo ma di cui ignoriamo ancora la natura fondamentale.

Stelle vagabonde e materia invisibile

La ricerca non si è fermata alla lente gravitazionale principale. Integrando i dati con la cosiddetta lente debole (piccole distorsioni statistiche sui bordi), gli astronomi hanno scoperto che l’ammasso è tuttora impegnato in una colossale fusione con altri gruppi di galassie.

A confermarlo è un terzo studio focalizzato sulla luce intraclastica. Si tratta di un bagliore debolissimo generato da stelle “orfane”, strappate dalle rispettive galassie durante i violentissimi scontri gravitazionali e rimaste a vagare nello spazio intergalattico.

È la rilevazione più antica di luce intraclastica mai effettuata. Il dettaglio più affascinante emerso dalle analisi è che la disposizione di questa luce diffusa ricalca esattamente la mappa della materia oscura invisibile. In pratica, le stelle disperse funzionano come traccianti luminosi, indicando agli astronomi dove si nasconde la massa che non emette fotoni.

Perché questa scoperta scuote l’astronomia

Il vero problema scientifico non è la bellezza delle immagini, ma l’incoerenza con la teoria dominante:

1. La crescita è troppo rapida: la materia oscura non avrebbe dovuto concentrarsi così in fretta e con tale densità nel cuore dell’ammasso.
2. I modelli numerici falliscono: le simulazioni al computer indicano che per raggiungere quella stazza servono miliardi di anni supplementari. Invece XLSSC 122 è cresciuta in modo inspiegabilmente rapido.
3. Le alternative sul tavolo: o le nostre stime sull’efficienza aggregativa della materia oscura sono errate, o la fisica della gravità alle grandi scale riserva sorprese che non abbiamo ancora compreso.

Gli scienziati del Caltech intendono ora scandagliare il cielo alla ricerca di altri giganti primordiali sfruttando l’effetto Sunyaev-Zel’dovich, ovvero le “impronte” lasciate dagli ammassi sulla radiazione cosmica di fondo.

Se XLSSC 122 non dovesse rivelarsi un’anomalia isolata ma il membro di una nutrita famiglia di colossi precoci, la cosmologia contemporanea dovrà riscrivere buona parte dei propri manuali. La realtà empirica, ancora una volta, si diverte a smentire le certezze accademiche.

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