Per decenni, gli astronomi hanno cercato di vedere il più possibile nell'universo profondo. Osservando il cosmo com'era poco dopo il Big Bang, gli astrofisici e i cosmologi sperano di apprendere tutto ciò che possono sulla formazione precoce dell'Universo e sulla sua successiva evoluzione. Grazie a strumenti come il Telescopio spaziale Hubble, gli astronomi sono stati in grado di vedere parti dell'Universo che erano precedentemente inaccessibili.
Ma anche il venerabile Hubble è incapace di vedere tutto ciò che stava accadendo durante il primo Universo. Tuttavia, usando la potenza combinata di alcuni dei più recenti osservatori astronomici di tutto il mondo, un team di astronomi internazionali guidato dall'Istituto di Astronomia dell'Università di Tokyo ha osservato 39 antiche galassie mai scoperte, una scoperta che potrebbe avere importanti implicazioni per l'astronomia e la cosmologia.
Il team alla base della scoperta comprendeva membri dell'Istituto di astronomia dell'Università di Tokyo, il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica (CNRS), l'Anhui Normal University in Cina, l'Università di Ludwig-Maximilians a Monaco di Baviera, gli Osservatori astronomici nazionali della Cina e il Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA) a Taiwan. La loro ricerca è apparsa nel numero del 7 agosto di Natura.
Individuare "invisibile"
Per dirla semplicemente, le prime galassie possibili nell'Universo sono rimaste invisibili fino ad ora perché la loro luce è molto debole e si verifica a lunghezze d'onda non rilevabili da Hubble. Il gruppo
La scoperta che ne è risultata non è stata solo senza precedenti, ma la scoperta di queste galassie di questo tipo sfida gli attuali modelli cosmologici. Come ha spiegato Tao Wang, ricercatore dell'AISAA e coautore dello studio:
“Questa è la prima volta che una così vasta popolazione di enormi galassie è stata confermata durante i primi 2 miliardi di anni della vita dell'universo di 13,7 miliardi di anni. Questi erano precedentemente invisibili per noi. Questa scoperta è in contrasto con gli attuali modelli per quel periodo di evoluzione cosmica e aiuterà ad aggiungere alcuni dettagli, che finora sono mancati ”.
Queste galassie, sebbene fossero le più grandi esistenti al momento, erano ancora molto difficili da individuare. Gran parte della ragione ha a che fare con la misura in cui la loro luce è stata allungata dall'espansione dell'Universo. Nell'astronomia quotidiana,
Ciò consente agli astronomi non solo di dire quanto è distante un oggetto, ma com'era quell'oggetto in passato. Ma quando si guarda alla primissima epoca dell'Universo (oltre 13 miliardi di anni fa), la distanza immensa allunga la lunghezza d'onda della luce visibile fino al punto in cui non è più nel dominio della luce visibile e diventa infrarossa.
Un altro motivo per cui queste galassie sono difficili da individuare è che le galassie più grandi tendono ad essere avvolte nella polvere, specialmente quando sono ancora nelle prime parti della loro formazione. Questo tende a oscurarli più delle loro controparti galattiche più piccole. Per questi motivi, si sospettava che queste galassie non fossero vecchie come suggerito dal team. Come ha indicato Wang:
“È stato difficile convincere i nostri coetanei che queste galassie erano vecchie come sospettavamo che fossero. I nostri sospetti iniziali sulla loro esistenza provenivano dai dati a infrarossi del telescopio spaziale Spitzer. Ma ALMA ha occhi acuti e ha rivelato dettagli a lunghezze d'onda submillimetriche, la migliore lunghezza d'onda per scrutare attraverso la polvere presente nell'universo primordiale. Anche così, ci sono voluti ulteriori dati dal fantasioso Very Very Telescope in Cile per dimostrare davvero che stavamo vedendo antiche galassie enormi dove nessuna era mai stata vista prima. "
Cosa significa questo per l'astronomia?
Poiché la scoperta di queste galassie sfida i nostri attuali modelli cosmologici, i risultati del team hanno naturalmente alcune implicazioni significative per gli astronomi. Come ha spiegato Kotaro Kohno, professore presso l'Istituto di Astronomia e coautore dello studio:
“Più una galassia è massiccia, più enorme è il buco nero supermassiccio nel suo cuore. Quindi lo studio di queste galassie e della loro evoluzione ci dirà di più sull'evoluzione dei buchi neri supermassicci ”, ha aggiunto Kohno. “Le galassie massicce sono anche intimamente connesse con la distribuzione di materia oscura invisibile. Questo ha un ruolo nel modellare la struttura e la distribuzione delle galassie. I ricercatori teorici dovranno aggiornare le loro teorie ora. "
Un'altra scoperta interessante è stata il modo in cui queste 39 antiche galassie differiscono dalle nostre. Per cominciare, queste galassie avevano una densità di stelle più elevata rispetto alla Via Lattea oggi; il che significa che se la nostra galassia fosse simile, gli astronomi vedrebbero qualcosa di molto diverso quando guardavano il cielo notturno.
“Per prima cosa, il cielo notturno sembrerebbe molto più maestoso. La maggiore densità di stelle significa che ci sarebbero molte più stelle vicine apparendo più grandi e luminose ”, ha detto Wang. "Ma viceversa, la grande quantità di polvere significa che le stelle più lontane sarebbero molto meno visibili, quindi lo sfondo di queste stelle vicine luminose potrebbe essere un vasto vuoto scuro."
Poiché è la prima volta che viene scoperta una popolazione galattica di questo tipo, gli astronomi non vedono l'ora di scoprire cos'altro potrebbero trovare. Allo stato attuale, anche ALMA non è abbastanza sofisticato da indagare sulle composizioni chimiche e sulle popolazioni stellari di queste galassie. Tuttavia, gli osservatori di prossima generazione avranno la risoluzione per gli astrnomeri di condurre questi studi.
Questi includono James Webb Space Telescope, che è attualmente previsto per il lancio nel 2021. È probabile che anche osservatori terrestri come l'Extremely Large Telescope (ELT) dell'ESO, il Thirty Meter Telescope (TMT) e il Giant Magellan Telescope (GMT) gioca un ruolo vitale.
È un momento emozionante per astronomi e cosmologi. Sempre così lentamente, stanno staccando un altro strato dell'Universo per vedere quali segreti si nascondono sotto!
