Gli astronomi che cercavano di individuare quando ebbe luogo la reionozazione dell'Universo hanno trovato alcune delle prime galassie circa 800 milioni di anni dopo il Big Bang. L'età di una galassia fu confermata da una caratteristica firma dell'idrogeno neutro a 787 milioni di anni dopo il Big Bang. La scoperta è la prima conferma dell'età di una cosiddetta galassia di ricaduta in quel tempo distante e individua quando è probabilmente iniziata l'epoca della reionizzazione.
Il periodo di reionizzazione è circa il più lontano nel tempo che gli astronomi possono osservare. Il Big Bang, 13,7 miliardi di anni fa, ha creato un universo caldo e oscuro. Circa 400.000 anni dopo, le temperature si raffreddarono, elettroni e protoni si unirono per formare idrogeno neutro e l'oscurità si schiarì. Qualche tempo prima di 1 miliardo di anni dopo il Big Bang, l'idrogeno neutro iniziò a formare stelle nelle prime galassie, che irradiavano energia e trasformavano l'idrogeno in ionizzato. Sebbene non sia la densa zuppa di plasma del periodo precedente, subito dopo il Big Bang, questa formazione stellare ha iniziato l'epoca della reionizzazione.
Gli astronomi sanno che questa era finita circa 1 miliardo di anni dopo il Big Bang, ma quando è iniziata li ha elusi.
Cerchiamo galassie da "abbandono" ", ha detto Masami Ouchi, che ha guidato un team di astronomi statunitensi e giapponesi che guardano indietro all'epoca della reionizzazione. "Utilizziamo filtri progressivamente più rossi che rivelano le lunghezze d'onda della luce crescenti e osserviamo da quali galassie scompaiono o" abbandono "delle immagini realizzate utilizzando tali filtri. Le "galassie" più vecchie e più distanti che "abbandonano" i filtri progressivamente più rossi e le lunghezze d'onda specifiche possono dirci la distanza e l'età delle galassie. Ciò che rende diverso questo studio è che abbiamo esaminato un'area che è oltre 100 volte più grande delle precedenti e, di conseguenza, abbiamo avuto un campione più ampio di prime galassie (22) rispetto alle indagini precedenti. Inoltre, siamo stati in grado di confermare l'età di una galassia ", ha continuato. "Poiché tutte le galassie sono state trovate utilizzando la stessa tecnica di abbandono, è probabile che abbiano la stessa età."
Il team di Ouchi è stato in grado di condurre un sondaggio così ampio perché ha utilizzato un filtro super-rosso su misura e altri progressi tecnologici unici nella sensibilità al rosso sulla fotocamera a grande campo del telescopio Subaru da 8,3 metri. Hanno fatto le loro osservazioni dal 2006 al 2009 nel campo Deep Survey North di Subaru Deep Field e Great Observatories Origins. Hanno quindi confrontato le loro osservazioni con i dati raccolti in altri studi.
Gli astronomi si sono chiesti se l'universo ha subito la reionizzazione istantaneamente o gradualmente nel tempo, ma soprattutto hanno cercato di isolare quando l'universo ha iniziato la reionizzazione. Le misure di densità e luminosità della galassia sono fondamentali per il calcolo dei tassi di formazione stellare, che raccontano molto di ciò che è accaduto quando. Gli astronomi hanno esaminato i tassi di formazione stellare e il tasso di ionizzazione dell'idrogeno.
Utilizzando i dati del loro studio e di altri, hanno determinato che i tassi di formazione stellare erano drasticamente inferiori da 800 milioni di anni a circa un miliardo di anni dopo il Big Bang, quindi in seguito. Di conseguenza, hanno calcolato che il tasso di ionizzazione sarebbe molto lento durante questo periodo iniziale, a causa di questo basso tasso di formazione stellare.
"Siamo rimasti davvero sorpresi dal fatto che il tasso di ionizzazione sembra così basso, il che costituirebbe una contraddizione con l'affermazione del satellite WMAP della NASA. Ha concluso che la reionizzazione è iniziata non oltre 600 milioni di anni dopo il Big Bang ”, ha osservato Ouchi. "Pensiamo che questo indovinello potrebbe essere spiegato da tassi di produzione di fotoni ionizzanti più efficienti nelle prime galassie. La formazione di stelle massicce potrebbe essere stata molto più vigorosa rispetto alle galassie di oggi. Un numero inferiore di stelle massicce produce più fotoni ionizzanti rispetto a molte stelle più piccole ", ha spiegato.
La ricerca sarà pubblicata in un numero di dicembre dell'Astrophysical Journal.
Fonte: EurekAlert
