GN-z11, la galassia più lontana mai osservata a 32 miliardi di anni luce dalla Terra

Tra le dieci scoperte dell’ultimo decennio, alla POSIZIONE 6 troviamo la galassia remota GN-z11, la quale esisteva solo 400 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’Universo era solo il 3 percento della sua era attuale. 

Spingendo al limite il telescopio spaziale Hubble della NASA, un team internazionale di astronomi nel 2016 ha infranto il record della distanza cosmica osservando la galassia più lontana mai vista nell’universo. Questa galassia, chiamata GN-z11, è sorprendentemente luminosa e la vediamo come era 13,4 miliardi di anni fa, solo 400 milioni di anni dopo il Big Bang. GN-z11 si trova in direzione della costellazione dell’Orsa Maggiore, a una distanza di 32 miliardi di anni luce, ben maggiore dei 13,4 miliardi di anni luce che qualcuno potrebbe erroneamente essere portato pensare. Il motivo e’ semplice: dal momento dell’emissione della luce della galassia che vediamo (ovvero 13.4 miliardi di anni fa) ad oggi, la galassia si e’ ulteriormente allontanata per effetto dell’espansione del cosmo, fino all’attuale distanza-record di 32 miliardi di anni luce.

Le caratteristiche di GN-z11

La combinazione delle immagini di Hubble e Spitzer ha rilevato che GN-z11 è 25 volte più piccola della Via Lattea e ha solo l’1% della massa delle stelle della nostra galassia. Tuttavia, la “neonata” GN-z11 sta crescendo rapidamente, formando stelle ad una velocità circa 20 volte maggiore rispetto alla Via Lattea odierna. Ciò rende questa galassia, estremamente remota, abbastanza luminosa da consentire agli astronomi di eseguire osservazioni dettagliate della sua struttura. GN-z11 è in realtà “in fiamme” grazie a stelle luminose, giovani e blu. Ma in questa immagine sembrano rosse, perché la luce è spostata verso lunghezze d’onda più lunghe (più verso il rosso) dall’espansione dell’Universo.

Individuata grazie al redshift

Gli astronomi misurano le grandi distanze, ad esempio di una galassia, determinando il “redshift“. Questo fenomeno è il risultato dell’espansione dell’universo. Maggiore e’ la distanza di un corpo celeste da noi, maggiore sara’ il tempo speso dalla luce da lui emessa per raggiungerci, e di conseguenza maggiore sara’ tempo speso a viaggiare nell’universo in espansione. L’effetto principale dell’espansione dell’Universo su un’onda elettromagnetica come la luce sara’ quello di “stirarla”, aumentandone la cosidetta “lunghezza d’onda” (la distanza tra due picchi di ampiezza di un’onda). Cio’ significa che piu’ un oggetto si trova a distanza maggiore da noi, piu’ la luce che ci arrivera’ da esso avra’ una lunghezza d’onda maggiore di quella con la quale e’ stata emessa. Questo spostamento e’ stato battezzato “redshift“, ovvero “spostamento verso il rosso” in italiano, in virtu’ della nostra maggiore familiarita’ con la banda visibile dello spettro elettromagnetico (dove il rosso occupa le lunghezze d’onda maggiori), e risulta molto marcato per gli oggetti a distanze dell’ordine dei miliardi di anni luce. Al contrario, esso e` molto meno evidente per distanze comparabili al nostro gruppo locale (di cui fa parte anche la galassia di Andromeda), ovvero “appena” qualche milione di anni luce. In quest’ultimo caso, il basso valore del redshift cosmologico e’ facilmente coperto dall’effetto doppler dovuto al moto proprio delle galassie rispetto alla nostra.

Questi risultati forniscono infine un’anteprima allettante delle osservazioni che il James Webb Space Telescope eseguirà dopo la sua messa in orbita. Aspettiamoci ulteriori scoperte.

Riferimenti:

• https://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/hubble-team-breaks-cosmic-distance-record
• https://sci.esa.int/web/hubble/-/57531-most-distant-galaxy
• Oesch et al.; The Astrophysical Journal, Volume 819, Issue 2, article id. 129, 11 pp. (2016).