Grazie ad un nuovo studio, gli scienziati hanno scoperto che la formazione di stelle e galassie è iniziata molto prima rispetto a quanto si pensasse nell’Universo primordiale

Nuovi risultati del telescopio spaziale Hubble della NASA suggeriscono che la formazione delle prime stelle e galassie nell’universo primordiale ebbe luogo prima di quanto si pensasse in precedenza. Un team europeo di astronomi non ha trovato prove della prima generazione di stelle, note come stelle della popolazione III, fin da quando l’universo aveva solo 500 milioni di anni.

L’esplorazione delle primissime galassie rimane una sfida significativa nell’astronomia moderna. Non sappiamo quando o come si formarono le prime stelle e galassie nell’universo. Queste domande possono essere affrontate con il telescopio spaziale Hubble attraverso osservazioni approfondite. Hubble consente agli astronomi di vedere l’universo 500 milioni di anni dal Big Bang.

Universo primordiale
Rappresentazione artistica dell’universo primordiale. Crediti: ESA / Hubble, M. Kornmesser e NASA

Lo studio

Un team di ricercatori europei, guidato da Rachana Bhatawdekar dell’ESA (Agenzia spaziale europea), ha iniziato a studiare la prima generazione di stelle nell’universo primordiale. Conosciute come stelle della Popolazione III, queste sono state forgiate dal materiale primordiale emerso dal Big Bang. Si sono formate esclusivamente con idrogeno, elio e litio, gli unici elementi che esistevano prima che i processi nei nuclei di queste stelle potessero creare elementi più pesanti, come ossigeno, azoto, carbonio e ferro.

Un insieme di dati ha permesso la scoperta

Bhatawdekar e il suo team hanno esplorato l’universo primordiale da circa 500 milioni a 1 miliardo di anni dopo il Big Bang studiando l’ammasso di galassie MACS J0416 con Hubble (con dati di supporto dello Spitzer Space Telescope della NASA e del VLT dell’ESO). “Non abbiamo trovato prove di queste stelle della prima generazione di popolazione III in questo intervallo di tempo cosmico“, ha detto Bhatawdekar dei nuovi risultati.

Questa immagine mostra l’ammasso di galassie MACS J0416. Gli scienziati hanno usato la luce intra-ammasso (visibile in blu) per studiare la distribuzione della materia oscura.
Crediti: NASA, ESA e M. Montes (University of New South Wales)

Il risultato è stato ottenuto utilizzando Wide Field Camera 3 di Hubble e Advanced Camera for Surveys, nell’ambito del programma Hubble Frontier Fields. Questo programma (che ha osservato sei ammassi di galassie distanti dal 2012 al 2017) ha prodotto le osservazioni più profonde mai fatte di ammassi di galassie: le galassie situate dietro sono state ingrandite dall’effetto della lente gravitazionale. In questo modo sono state rilevate galassie da 10 a 100 volte più deboli di qualsiasi altra precedentemente osservata. La massa totale di ogni singolo ammasso è abbastanza grande da piegare e ingrandire la luce degli oggetti più distanti dietro. Ciò consente a Hubble di utilizzare questa lente d’ingrandimento cosmica per studiare oggetti che vanno oltre le sue capacità operative.

Il telescopio spaziale Hubble. Credit: NASA

Una nuova tecnica per scovare galassie lontane

Grazie alla tecnica precedentemente citata e spiegata, è stato possibile scoprire galassie con masse inferiori rispetto a quanto mai osservato in precedenza con Hubble (quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni). A questo punto nel tempo cosmico, la mancanza di prove di ammassi stellari e l’identificazione di molte galassie a bassa massa supporta la teoria che queste galassie sono i candidati più probabili per la reionizzazione dell’universo (momento nel quale l’enorme massa di idrogeno neutro, che permeava l’universo primordiale nei suoi primi milioni di anni di vita, svanisce permettendo quindi alla luce di filtrare attraverso questa “nebbia” e che quindi ci permette di osservare i corpi celesti).

Questi risultati hanno profonde conseguenze astrofisiche poiché dimostrano che le galassie devono essersi formate molto prima di quanto pensassimo“, ha affermato Bhatawdekar. “Ciò supporta anche fortemente l’idea che le galassie a bassa massa nell’universo primordiale sono responsabili della reionizzazione.”

Riferimenti:

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