Neonati con i baffi: il lampo gamma che rivela un universo già "adulto" a 800 milioni di anni dal Big Bang

Vi capita di vedere neonati con i baffi? È quello che da alcuni anni succede sempre più frequentemente agli astronomi. Soprattutto da quando il telescopio spaziale James Webb ha iniziato a osservare l’Universo più profondo, si stanno accumulando evidenze di come l’Universo giovanissimo fosse in qualche modo già ‘maturo’.

L’evidenza più recente è la rivelazione di un lampo di raggi gamma che, dopo un viaggio di 13 miliardi di anni luce, ci svela indicazioni che il nostro Universo sia cresciuto precocemente, assumendo caratteristiche quasi adulte prima di quando gli attuali modelli di evoluzione del cosmo prevedano.

Lampi gamma ed esplosioni di supernova

Quando le stelle, verso la fine della loro vita, non riescono più a sostenere il loro stesso peso, cioè il peso che gli strati più esterni di gas esercitano su quelli più interni, queste letteralmente collassano su se stesse.

Tale pressione viene contrastata dall’energia prodotta dalle reazioni nucleari finché c’è sufficiente combustibile nucleare. L’energia nucleare e l’elevata temperatura permettono di stabilire una condizione di equilibrio (idrostatico), cioè la stella conserva le sue dimensioni senza collassare. Ma quando la stella esaurisce il combustibile, inizia la sua fine. Non riuscendo a sostenere tanto peso, la stella collassa.

Il nucleo della stella collassa in pochi secondi e si genera una forte emissione di raggi gamma e un’onda d’urto che in poche ore raggiunge la superficie generando l’esplosione di supernova.

Nonostante le enormi dimensioni stellari, il collasso dura pochissimi secondi. Il nucleo collassa e genera un’onda d’urto che dal nucleo in poche ore si propaga in superficie dove dà luogo alla cosiddetta esplosione di supernova, proiettando nello spazio una significativa frazione della massa stellare, mentre la rimanente massa si compatta in una stella di neutroni o in un buco nero.

L’esplosione di supernova è tra gli eventi più energetici dell’Universo. Il collasso è accompagnato dalla produzione di immense quantità di energia che si liberano nello spazio sotto diverse forme, tra cui i raggi gamma.

Di queste emissioni improvvise di raggi gamma dovute a esplosioni di supernova se ne osservano frequentemente, sia nella nostra che nelle altre galassie.

Esse si manifestano ai telescopi come lampi di luce, chiamati tecnicamente “Gamma Ray Bursts” (lampi di raggi gamma).

Il gamma ray burst GRB 250314A avvenuto 13 miliardi di anni fa

I raggi gamma sono biologicamente letali per la loro elevata energia, più periocolosi di raggi X e di radiazione EUV. L’atmosfera terrestre ci protegge da queste radiazioni, bloccandole e impedendo che giungano in superficie.

Per questo motivo, i raggi gamma sono direttamente osservabili solo da telescopi spaziali dotati di sensori sensibili a queste radiazioni estreme. Uno di questi è il telescopio spaziale SWIFT, detto Gamma Ray Bursts Explorer.

Come dicevamo di GRB se ne osservano continuamente, tuttavia quello recentemente rivelato, chiamato GRB 250314A, ha suscitato particolare interesse. Infatti, esso proviene da molto lontano. È stato prodotto da una supernova distante circa 13 miliardi di anni luce dalla Terra. Significa che la stella che morendo lo ha prodotto è vissuta circa 800 milioni di anni dopo il Big Bang, nel giovane Universo.

Ciò che lo rende prezioso è il fatto che questo lampo trasporta informazioni importanti sull’Universo primordiale, informazioni aggiuntive a quelle già a disposizione che ci permettono di capirlo meglio.

Il fatto che 800 milioni di anni dopo il Big Bang ci fossero galassie contenenti stelle già alla fine del loro ciclo evolutivo e quindi che esplodessero come supernovae è assolutamente rilevante. L’aspetto interessante che emerge è che questa supernova primordiale non sia dissimile da quelle moderne, cioè esplose miliardi di anni dopo.

Sebbene le stelle vissute circa 800 milioni di anno dopo il Big Bang fossero poverissime di elementi pesanti e abbiano vissuto in galassie non proprio simili alla nostra, la fisica e i meccanismi che hanno portato alla loro esplosione di supernova erano già quelli attuali.

I modelli di evoluzione dell’Universo sembra abbiano un cronometro che scorre più lentamente che nella realtà.

Una staffetta tra telescopi

La “staffetta” che ha permesso di scoprire GRB 250314A è non meno notevole del valore scientifico della scoperta stessa.

Questo lampo gamma viene rilevato nel marzo del 2025 dal satellite franco-cinese SVOM. Avvenuta la rivelazione, è stato allertato il telescopio SWIFT che ne ha individuato con maggiore risoluzione spaziale la posizione di provenienza. A questo punto l’informazione è stata passata ai telescopi da Terra; nel nostro caso al NOT (North Optical Telescope) alle Canarie e al VLT (in Cile) che hanno osservato nell’infrarosso la galassia remota da dove arrivava il segnale, stimandola ad una distanza di 13 miliardi di anni luce.

A questo punto è intervenuto lui, il telescopio James Webb, che puntando in quella galassia è riuscito a osservare la supernova associata al GRB 250314A, confermando la natura del lampo gamma come appunto morte di una stella massiccia.

Riferimento allo studio

"JWST reveals a supernova following a gamma-ray burst at z ≃ 7.3" A. J. Levan et al. A&A, 704, L8 (2025)