I ricercatori dell’INAF hanno osservato per la prima volta gas molecolare freddo in un’epoca remota della storia del cosmo.

Secondo un articolo recentemente pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è stato osservato per la prima volta gas molecolare freddo in una galassia ospitante un quasar risalente all’universo primordiale, più precisamente settecento milioni di anni dopo il Big Bang. La scoperta è stata realizzata da un gruppo internazionale di ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica (INAF) grazie all’osservatorio NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA), sulle Alpi francesi. Questo studio fornisce nuovi dettagli sulla formazione delle prime molecole dell’universo.

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Cosa sono i quasar

Rappresentazione artistica del quasar Pōniuāʻena. Crediti: International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld.

Il protagonista della ricerca si chiama Pōniuā‘ena, un quasar alimentato da un buco nero con massa pari a un miliardo e mezzo di volte quella solare. Si tratta inoltre di uno dei tre quasar luminosi più distanti. A tal proposito, si pensi che la sua luce è partita circa tredici miliardi di anni fa. I quasar sono nuclei galattici attivi estremamente brillanti, la cui luminosità deriva dall’intensa attività del buco nero supermassiccio al centro della galassia.

La galassia ospite risale all’epoca della cosiddetta reionizzazione, ovvero il periodo verificatosi alcune centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo è diventato trasparente alla radiazione emessa da stelle e galassie, così che la loro luce è riuscita a raggiungerci. Sappiamo che i quasar come questo si sono formati molto presto, ma le ragioni di una comparsa così rapida è ancora un mistero.

L’importanza del monossido di carbonio

Mappa dell’emissione di monossido di carbonio dal quasar Poniua‘ena, realizzata dall’osservatorio Noema. Crediti: Iram/Noema/C. Feruglio (Inaf).

Osservando il quasar con Noema, il miglior radiotelescopio del suo genere nell’emisfero nord, il team ha rilevato gas molecolare freddo, per la precisione monossido di carbonio, nel mezzo interstellare della galassia ospitante Pōniuā’ena. E si ritiene che proprio il gas molecolare freddo sia uno degli ingredienti chiave per una efficiente formazione stellare.

Ma perché il monossido di carbonio? L’idrogeno molecolare è il costituente base da cui nascono le stelle, il che lo rende di fondamentale importanza per l’astronomia. Esso però non può essere osservato direttamente, motivo per il quale bisogna ricorrere a una relazione empirica tra la massa del monossido di carbonio e la massa dell’idrogeno molecolare così da ricavare la quantità del secondo da quella del primo.

Osservare il monossido di carbonio ha quindi permesso al team di stimare la densità cosmica di idrogeno molecolare. Finora tale stima era limitata a epoche molto successive, a partire da quando l’universo aveva circa un miliardo di anni. In ogni caso, i risultati indicano che i modelli sono sulla buona strada per spiegare la chimica primordiale.

Fonti: INAF, Le Scienze, ApJL.

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