Enormi galassie nell'Universo primordiale formavano le stelle con una clip molto più veloce di quanto facciano oggi, creando l'equivalente di mille nuovi soli all'anno. Questo tasso ha raggiunto il suo picco di 3 miliardi di anni dopo il Big Bang, e di 6 miliardi di anni, le galassie avevano creato la maggior parte delle loro stelle.
Nuove osservazioni del telescopio spaziale Hubble mostrano che anche le galassie nane - i piccoli gruppi a bassa massa di diversi miliardi di stelle - producevano stelle a un ritmo rapido, svolgendo un ruolo più grande di quanto previsto nella prima storia dell'Universo.
Oggi, tendiamo a vedere le galassie nane aggrappate a galassie più grandi, o talvolta inghiottite all'interno, piuttosto che esistere come raccolte ardenti di stelle da sole. Ma gli astronomi hanno sospettato che i nani dell'Universo primordiale potessero girare rapidamente le stelle. Il problema è che la maggior parte delle immagini non è abbastanza nitida da rivelare le galassie deboli e lontane che dobbiamo osservare.
"Abbiamo già sospettato che le galassie stellari nane avrebbero contribuito alla prima ondata di formazione stellare, ma questa è la prima volta che siamo stati in grado di misurare l'effetto che effettivamente hanno avuto", ha detto l'autore principale Hakim Atek dell'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) in un comunicato stampa. "Sembra che abbiano avuto un ruolo sorprendentemente significativo da svolgere durante l'epoca in cui l'Universo ha formato la maggior parte delle sue stelle."
Precedenti studi sulle galassie stellari nell'Universo primordiale erano orientati verso enormi galassie, tralasciando l'enorme numero di galassie nane che esistevano in questa era. Ma le capacità altamente sensibili della Wide Field Camera 3 di Hubble hanno ora permesso agli astronomi di scrutare le galassie nane a bassa massa nel lontano Universo.
Atek e colleghi hanno esaminato 1000 galassie da circa tre miliardi di anni a 10 miliardi di anni dopo il Big Bang. Hanno scavato attraverso i loro dati, alla ricerca della linea H-alfa: una linea spettrale visibile rosso intenso, che si verifica quando un elettrone a idrogeno scende dal suo terzo al secondo livello di energia più basso.
Nelle regioni di formazione stellare, il gas circostante viene continuamente ionizzato dalle radiazioni delle stelle appena formate. Una volta ionizzato il gas, il nucleo e l'elettrone rimosso possono ricombinarsi per formare un nuovo atomo di idrogeno con l'elettrone tipicamente in uno stato di energia superiore. Questo elettrone tornerà quindi allo stato fondamentale, un processo che produce emissioni di H-alfa per circa la metà del tempo.
Quindi la linea H-alfa è un'efficace sonda di formazione stellare e la luminosità della linea H-alfa (che è molto più facile da rilevare rispetto al continuo debole, quasi invisibile) è una sonda efficace del tasso di formazione stellare. Da questa singola linea, Attek e colleghi hanno scoperto che la velocità con cui le stelle si stanno accendendo nei primi nani è sorprendentemente alta.
"Queste galassie stanno formando stelle così rapidamente che potrebbero effettivamente raddoppiare la loro intera massa di stelle in soli 150 milioni di anni - questo tipo di guadagno nella massa stellare richiederebbe la maggior parte delle galassie normali 1-3 miliardi di anni", ha detto il co-autore Jean-Paul Kneib, anche di EPFL.
Il team non sa ancora perché queste piccole galassie stanno producendo un numero così vasto di stelle. In generale, si pensa che esplosioni di formazione stellare seguano eventi in qualche modo caotici come le fusioni galattiche o lo shock di una supernova. Ma continuando a studiare queste galassie nane, gli astronomi sperano di far luce sull'evoluzione galattica e aiutare a dipingere un quadro coerente degli eventi nell'universo primordiale.
L'articolo è stato pubblicato oggi sull'Astrophysical Journal e può essere visualizzato qui. L'ultimo Hubblecast (sotto) copre anche questo entusiasmante risultato.
