

Un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” riporta le prove che le galassie più antiche dell’universo erano più luminose del previsto. Un team di ricercatori ha combinato osservazioni compiute con i telescopi spaziali Hubble e Spitzer di galassie che si erano formate meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang scoprendo una luminosità inaspettata agli infrarossi. Si tratta della conseguenza del rilascio di radiazioni ionizzanti e ciò può offrire nuovi indizi sull’epoca della reionizzazione, un momento cruciale nella storia dell’universo.

L’epoca della reionizzazione è quella 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. La causa di questo fenomeno è ancora sotto studio: una serie di articoli pubblicati su varie riviste nel marzo 2019 indicava che i quasar potrebbero essere solo parzialmente responsabili perciò continuano anche gli studi sul possibile contributo delle stelle primordiali.

Gli autori di questa nuova ricerca sono tra i tanti che attendono di poter compiere osservazioni con il telescopio spaziale James Webb, il cui lancio è al momento previsto per il 2021, per poter rilevare dettagli maggiori di quelli che è possibile ottenere oggi riguardo all’epoca della reionizzazione. Per ora devono usare i telescopi spaziali in orbita, la cosa positiva è che è possibile combinare le osservazioni di alcuni di essi per ottenere risultati migliori, in questo caso si tratta dell’indagine GREATS (GOODS (Great Observatories Origins Deep Survey) Re-ionization Era wide-Area Treasury from Spitzer) condotta con Spitzer combinata con dati dall’archivio di Hubble.

135 galassie primordiali sono state esaminate ed è risultato che tutte erano particolarmente brillanti a due lunghezze d’onda specifiche degli infrarossi prodotti da radiazioni ionizzanti che interagiscono con i gas di idrogeno e ossigeno nelle galassie. Ciò implica che queste galassie fossero dominate da giovani stelle massicce composte soprattutto di idrogeno ed elio con piccolissime quantità di elementi più pesanti rispetto alle stelle esistenti nelle galassie medie moderne. Non erano le prime stelle dell’universo ma facevano comunque parte di una delle primissime generazioni. Ciò suggerisce che le prime generazioni di stelle siano almeno in parte responsabili per la reionizzazione dell’universo. La difficoltà nel trovare la causa o le cause è data anche dal fatto che la reionizzazione è durata alcune centinaia di milioni di anni.

L’immagine in alto (NASA/JPL-Caltech/ESA/Spitzer/P. Oesch/S. De Barros/ I.Labbe) mostra una vista a campo profondo che combina osservazioni dei telescopi spaziali Spitzer e Hubble con galassie molto lontane evidenziate nei cerchi rossi. Nel riquadro c’è una delle galassie distanti vista da Spitzer in un’osservazione a lunga durata.

L’immagine in basso (Cortesia Swinburne Astronomy Productions) mostra un’illustrazione artistica del possibile aspetto di una delle prime galassie dell’universo. Elevati livelli di formazione stellare e di morti di stelle avrebbero illuminato il gas interstellare rendendo la galassia in gran parte opaca e senza una struttura definita.

La notevole luminosità di quelle galassie primordiali agli infrarossi hanno permesso al telescopio spaziale Spitzer di catturarne la luce oltre le aspettative. Tuttavia, i ricercatori hanno dovuto ammettere che hanno ottenuti indizi ma non risposte complete, una conferma che per scoprire i segreti delle prime fasi della vita dell’universo sarà necessario attendere che venga attivato il telescopio spaziale James Webb.