Un team di astronomi ha utilizzato i radiotelescopi per scrutare attraverso le nubi di polvere delle galassie primordiali.

Mentre il James Webb Space Telescope sta facendo la storia realizzando le immagini più profonde del cosmo mai osservate, anche altri osservatori stanno lavorando per studiare l’universo primordiale. E gli astronomi del Cosmic Dawn Center di Copenaghen hanno recentemente scoperto dettagli interessanti delle galassie primordiali ma hanno dovuto superare le nuvole di polvere interstellari per riuscire nell’intento.

Il team del Cosmic Dawn, guidato dall’astronomo Shuowen Jin, voleva misurare i tassi di formazione stellare nell’universo primordiale. I membri del team erano particolarmente interessati alle prime galassie compatte. Una caratteristica di questi oggetti è che hanno densità stellari molto elevate. Ma quelle nuvole di polvere hanno reso molto difficile la misurazione e il team sapeva che cercarli sarebbe stato difficile utilizzando le osservazioni convenzionali.

Sei diverse viste della stessa galassia (ID12646), viste meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang, a lunghezze d’onda progressivamente più lunghe. Le prime due immagini mostrano (o meglio “non mostrano”) la galassia nel vicino infrarosso: la galassia è completamente invisibile. Solo guardando le lunghezze d’onda più lunghe viene rivelata la galassia. Credits: Shuowen Jin / Peter Laursen

L’aiuto prezioso della radioastronomia

Grazie alla radioastronomia, il team ha scoperto galassie primordiali in piena formazione stellare. Tutte quelle stelle hanno creato polvere sotto forma di particelle di carbonio, silicio, ossigeno e ferro che le ha completamente avvolte, rendendole difficili da osservare.

In queste epoche, 1-2 miliardi di anni dopo il Big Bang, galassie come queste hanno contribuito in modo significativo al tasso di formazione stellare dell’intero Universo. Ma passano inosservate nelle osservazioni ottiche e nel vicino infrarosso perché i manti di polvere nascondono le galassie impedendo alla luce di attraversarle e facendole apparire molto scure. E anche la luce del lontano infrarosso viene parzialmente assorbita.

Il team ha dunque utilizzato due dei più grandi osservatori radiofonici del mondo per scrutare attraverso queste nubi di polvere primordiali. Uno è l’Atacama Large Millimeter Array (ALMA) in Cile, recentemente aggiornato con nuovi ricevitori più sensibili e l’altro è il Northern Extended Millimeter Array (NOEMA) in Francia.

Rappresentazione artistica di una galassia primordiale avvolta da nubi di polvere. Credit: ESO/M. Kornmesser

Uno sguardo oltre la polvere

Le osservazioni del team hanno anche scoperto qualcos’altro di interessante. Le molecole di monossido di carbonio (CO) esistevano mescolate all’interno delle nubi di polvere.
La CO è infatti un indicatore che aiuta a determinare la massa di tutto il gas di una galassia. 

La scoperta della CO ha anche contribuito a migliorare i metodi con cui gli astronomi misurano il gas, rivelandone l’esistenza all’interno della nuvola. Di solito, gli astronomi osservano la luce emessa dalle superfici delle nuvole polverose ma c’è anche una luce bloccata all’interno delle nuvole.

Il nostro modello tiene conto del fatto che anche la luce infrarossa non fuoriesce direttamente dal centro delle nuvole di polvere. Questo ci mostra che le stime precedenti delle masse di gas sono state sovrastimate di un fattore 2-3 per quanto riguarda le galassie compatte e polverose che formano stelle” ha spiegato Jin.

Queste galassie compatte e avvolte dalla polvere costituiscono circa il dieci percento delle galassie polverose che formano stelle nell’universo primordiale. Il perché di questo rimane un mistero e sarà oggetto di ulteriori studi da parte di Jin e del suo team.

Riferimenti: Universe Today, Niels Bohr Institute

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