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Hubble: nuove scoperte nell'universo primordiale

05 giugno 2020
Nuovi risultati del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA 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 presenza della prima generazione di stelle, note come stelle della Popolazione III, 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 di imaging approfondite che consentono agli astronomi di vedere l'universo entro i 500 milioni di anni dal big bang.
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 stelle sono state forgiate dal materiale primordiale emerso dal big bang. Le stelle della popolazione III devono essere state composte 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.
Bhatawdekar e il suo team hanno esplorato l'universo primordiale tra i 500 milioni e il miliardo di anni dopo il big bang studiando il cluster MACS J0416 e il suo campo parallelo con l'Hubble Space Telescope (con dati di supporto dello Spitzer Space Telescope della NASA e del telescopio terrestre Very Large Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale). "Non abbiamo trovato prove della presenza di stelle della prima generazione di Popolazione III in questo intervallo di tempo cosmico", ha detto Bhatawdekar dei nuovi risultati. Tutto questo è stato ottenuto utilizzando la Wide Field Camera 3 dell'Hubble Space Telescope 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 su ammassi di galassie e delle galassie situate dietro di esse che sono state amplificate dall'effetto della lente gravitazionale, rivelando in tal modo galassie da 10 a 100 volte più deboli di qualsiasi altra precedentemente osservata. La massa degli ammassi di galassie posti in primo piano sono abbastanza grandi da piegare e ingrandire la luce dagli oggetti più distanti dietro di loro. Ciò consente a Hubble di utilizzare queste lenti d'ingrandimento cosmiche per studiare oggetti che vanno oltre le sue capacità operative nominali.
Bhatawdekar e il suo team hanno sviluppato una nuova tecnica che rimuove la luce dalle galassie in primo piano luminose che costituiscono queste lenti gravitazionali. Ciò ha permesso loro di scoprire galassie con masse inferiori rispetto a quanto mai osservato in precedenza con Hubble, a una distanza corrispondente a quando l'universo aveva meno di un miliardo di anni. A questo punto nel tempo cosmico, la mancanza di prove per popolazioni stellari esotiche e l'identificazione di molte galassie a bassa massa supporta l'ipotesi che queste galassie siano i candidati più probabili per la reionizzazione dell'universo. Questo periodo di reionizzazione nell'universo primordiale è il momento in cui il mezzo intergalattico (definito IGM, è un plasma che si trova sia nei dintorni che nelle distese di spazio tra le galassie) neutro è stato ionizzato dalle prime stelle e galassie.
"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 di massa più debole presenti nell'universo primordiale siano responsabili della reionizzazione."
Questi risultati suggeriscono anche che la prima formazione di stelle e galassie si è verificata molto prima di quanto si possa sondare con il telescopio spaziale Hubble e questo lascia un'entusiasmante possibilità di ulteriori ricerche per l'imminente James Webb Space Telescope della NASA nello studio delle prime galassie dell'universo.

fonti: NASA, ESA

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