Nata circa 300 milioni di anni dopo il Big Bang, la galassia potrebbe ospitare le stelle più antiche dell’universo o un primordiale buco nero supermassiccio.

Un team internazionale di astronomi, compresi i ricercatori del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, ha individuato l’oggetto astronomico più distante di sempre: la galassia HD1. Questa galassia lontana si trova a circa 13,5 miliardi di anni luce di distanza ed è stata descritta nel The Astrophysical Journal, dove gli scienziati hanno iniziato a ipotizzare che cosa possa contenere. Il team ha proposto due idee: HD1 potrebbe formare stelle a una velocità sbalorditiva ed è forse anche la sede delle stelle di Popolazione III, le primissime stelle dell’universo, che, fino ad ora, non sono mai state osservate. In alternativa, HD1 può contenere un buco nero supermassiccio circa 100 milioni di volte la massa del nostro Sole.

Rispondere a domande sulla natura di una sorgente così lontana può essere molto difficile, è come indovinare la nazionalità di una nave dalla bandiera mentre si trova lontano a terra, nel mezzo di una burrasca e con una fitta nebbia. Si possono forse vedere alcuni colori e forme della bandiera, ma non nella loro interezza. Alla fine è un gioco di analisi ed esclusione di scenari non plausibili.

Galassia
L’immagine di HD1, in rosso al centro, la galassia più lontana mai osservata. Credit: Harikane et al.

Una fucina di stelle di Popolazione III?

HD1 è risultata estremamente luminosa nella luce ultravioletta, il che significa che sono in atto – o meglio, lo erano alcuni milardi di anni fa – dei processi molto energetici.

All’inizio, i ricercatori presumevano che HD1 fosse una normale galassia “starburst”, ovvero una galassia che sta formando stelle a un ritmo elevato. Ma dopo aver calcolato quante stelle stava producendo HD1, hanno osservato un tasso incredibile: HD1 formerebbe più di 100 stelle ogni anno e questo è almeno 10 volte superiore a quello che ci si aspetta per queste galassie.

Il team ha iniziato allora a sospettare che HD1 potesse non formare stelle normali.

La prima popolazione di stelle che si è formata nell’universo era più massiccia, più luminosa e più calda delle stelle moderne, quindi se assumiamo che le stelle prodotte in HD1 siano di Popolazione III, le sue proprietà potrebbero essere spiegate più facilmente. In effetti, le stelle di Popolazione III sono in grado di produrre più luce UV rispetto alle stelle normali, il che potrebbe chiarire la estrema luminosità ultravioletta di HD1.

Un buco nero supermassiccio, tuttavia, potrebbe anche spiegare l’estrema luminosità di HD1. Mentre divora enormi quantità di gas, fotoni ad alta energia possono essere emessi dalla regione intorno al buco nero. Se così fosse, sarebbe il primo buco nero supermassiccio conosciuto dall’umanità, osservato molto più vicino nel tempo al Big Bang rispetto all’attuale detentore del record. Formatosi a poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, il buco nero in HD1 sarebbe cresciuto da un enorme seme a una velocità senza precedenti.

HD1 è stato scoperto dopo oltre 1.200 ore di osservazione con il telescopio Subaru, il telescopio VISTA, il telescopio a infrarossi del Regno Unito e il telescopio spaziale Spitzer.

Una galassia lontana lontana

“È stato un lavoro molto duro trovare l’HD1 tra più di 700.000 oggetti”, afferma Yuichi Harikane, un astronomo dell’Università di Tokyo che ha scoperto la galassia. “Il colore rosso di HD1 corrispondeva sorprendentemente bene alle caratteristiche attese di una galassia a 13,5 miliardi di anni luce di distanza, ed è stato molto emozionante trovarlo”.

Il team ha quindi condotto osservazioni di follow-up utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per confermare la sua distanza, che è 100 milioni di anni luce in più rispetto a GN-z11, l’attuale detentore del record della galassia più lontana. Utilizzando il James Webb Space Telescope, il team di ricerca osserverà presto ancora una volta HD1 per verificarne la distanza dalla Terra. Se i calcoli attuali si riveleranno corretti, HD1 sarà la galassia più lontana e più antica mai registrata.

Le stesse osservazioni consentiranno al team di approfondire l’identità di HD1 e confermare se una delle loro teorie è corretta.

Riferimenti: Harvard & Smithsonian Center For Astrophsics

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