

Un articolo (link al file in formato PDF) pubblicato sulla rivista “Science” riporta uno studio di una galassia soprannominata Sunburst Arc (arco a raggiera) osservata tramite un effetto di lente gravitazionale che porta a moltiplicarne l’immagine ottenendone almeno 12 copie distorte in quattro grandi archi. Il telescopio spaziale Hubble ha rilevato la luce proveniente da quella galassia, distante circa 11 miliardi di anni luce dalla Terra, grazie a quell’effetto, che l’ha anche resa tra le 10 e le 30 volte più luminosa. Studiare una galassia così antica permette di raccogliere informazioni sull’universo primordiale e su quella che viene chiamata epoca della reionizzazione.

Sunburst Arc è il soprannome dato alla galassia catalogata ufficialmente come PSZ1 G311.6602-18.4624. Tra essa e la Terra, a circa 4,6 miliardi di anni luce dalla Terra, c’è un ammasso galattico la cui forza di gravità complessiva è talmente potente da distorcere la luce del Sunburst Arc. Si tratta dell’effetto di lente gravitazionale previsto dalla teoria della Relatività generale di Albert Einstein, confermato nel 1979 e da allora usato in maniera crescente dagli astronomi usando strumenti sempre più potenti che possono trarne vantaggio.

Nel caso del Sunburst Arc la sua luce è stata distorta in maniera tale che Hubble ne ha rilevato almeno 12 copie in quattro grandi archi: nell’immagine (ESA/Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.) tre di essi sono visibili in alto a destra mentre il quarto è in basso a sinistra, in parte oscurato dalla luce di una stella che è in primo piano perché è all’interno della Via Lattea.

L’ingrandimento delle immagini del Sunburst Arc è distorto ma l’elaborazione di quelle immagini catturate dagli strumenti Wide Field Camera 3 (WFC3) e Advanced Camera for Surveys (ACS) del telescopio spaziale Hubble ha rivelato dettagli con dimensioni di 520 anni luce. Per un oggetto distante circa 11 miliardi di anni luce dalla Terra, si tratta di una risoluzione straordinaria, impensabile senza l’effetto di lente gravitazionale.

Il risultato mostra che il Sunburst Arc è simile a galassie che esistevano ancora prima, forse anche soli 150 milioni di anni dopo il Big Bang. I dettagli mostrano le tracce di un processo che era stato proposto come teoria e solo ora è stato osservato, costituito dalla fuoriuscita dalla galassia di fotoni molto carichi di energia attraverso stretti canali in un mezzo intergalattico ricco di gas neutrale.

Probabilmente il processo osservato non è quello principale che ha portato alla reionizzazione nell’epoca in cui l’idrogeno, che nel primo periodo di vita dell’universo era neutro, venne separato in protoni ed elettroni. Si trattò di un momento cruciale perché l’idrogeno neutro bloccava la luce percià la reionizzazione trasformò l’universo da un luogo buio a uno illuminato dalla luce delle stelle primordiali. Varie ricerche indicano altre possibile cause suggerendo che non fu una sola a causare quella reionizzazione.

Proprio perché non è ancora chiaro cosa sia successo in un momento cruciale come l’epoca della reionizzazione, la possibilità di studiare una galassia antichissima come il Sunburst Arc è molto utile. Nei prossimi anni gli astronomi sperano di ottenere nuove risposte da strumenti di nuova generazione come il telescopio spaziale James Webb per capire come l’universo sia diventato quello che vediamo oggi.