Credito d'immagine: ESO
Utilizzando lo strumento del vicino infrarosso ISAAC sul Very Large Telescope dell'ESO e l'effetto di ingrandimento di una lente gravitazionale, un gruppo di astronomi francesi e svizzeri [2] ha trovato diverse deboli galassie ritenute le più remote conosciute.
Ulteriori studi spettroscopici di uno di questi candidati hanno fornito un valido esempio di quello che oggi è il nuovo detentore del record - e di gran lunga - della galassia più lontana conosciuta nell'Universo.
Chiamata Abell 1835 IR1916, la galassia appena scoperta ha uno spostamento verso il rosso di 10 [3] e si trova a circa 13.230 milioni di anni luce di distanza. Si vede quindi in un momento in cui l'Universo aveva solo 470 milioni di anni, cioè appena il 3 percento della sua età attuale.
Questa galassia primordiale sembra essere diecimila volte meno massiccia della nostra Galassia, la Via Lattea. Potrebbe anche essere tra la prima classe di oggetti che mise fine all'Era Oscura dell'Universo.
Questa straordinaria scoperta illustra il potenziale dei grandi telescopi terrestri nel dominio del vicino infrarosso per l'esplorazione del primissimo Universo.
Scavando nel passato
Come i paleontologi che scavano sempre più a fondo per trovare i resti più antichi, gli astronomi cercano di guardare sempre più in là per esaminare l'universo molto giovane. L'ultima ricerca? Trovare le prime stelle e galassie che si sono formate subito dopo il Big Bang.
Più precisamente, gli astronomi stanno cercando di esplorare gli ultimi "territori sconosciuti", il confine tra il "Medioevo" e il "Rinascimento cosmico".
Poco dopo il Big Bang, che si ritiene ora abbia avuto luogo circa 13.700 milioni di anni fa, l'Universo è precipitato nell'oscurità. La radiazione della reliquia della sfera di fuoco primordiale era stata allungata dall'espansione cosmica verso lunghezze d'onda più lunghe e non erano ancora state formate né stelle né quasar che potessero illuminare il vasto spazio. L'universo era un luogo freddo e opaco. Questa era cupa è quindi ragionevolmente soprannominata "Dark Age".
Alcune centinaia di milioni di anni dopo, la prima generazione di stelle e, in seguito, le prime galassie e quasar, produssero intense radiazioni ultraviolette, sollevando gradualmente la nebbia sull'Universo.
Questa era la fine del Medioevo e, con un termine ripreso dalla storia umana, viene talvolta chiamato "Rinascimento cosmico".
Gli astronomi stanno cercando di stabilire quando - e come - esattamente l'Età Oscura finì. Ciò richiede la ricerca degli oggetti più remoti, una sfida che solo i più grandi telescopi, combinati con un'attenta strategia di osservazione, possono affrontare.
Utilizzando un telescopio gravitazionale
Con l'avvento dei telescopi di classe 8-10 metri sono stati compiuti progressi spettacolari nell'ultimo decennio. In effetti da allora è diventato possibile osservare con qualche dettaglio diverse migliaia di galassie e quasar fino a distanze di quasi 12 miliardi di anni luce (cioè fino a uno spostamento verso il rosso di 3 [3]). In altre parole, gli astronomi sono ora in grado di studiare singole galassie, la loro formazione, evoluzione e altre proprietà in genere sull'85% della storia passata dell'Universo.
In passato, tuttavia, le osservazioni di galassie e quasar diventano scarse. Attualmente, solo una manciata di galassie molto deboli sono state viste circa 1.200 a 750 milioni di anni dopo il Big Bang (redshift 5-7). Oltre a ciò, la debolezza di queste fonti e il fatto che la loro luce sia spostata dall'ottico al vicino infrarosso ha finora fortemente limitato gli studi.
Un'importante svolta in questa ricerca della prima galassia formata è stata ora raggiunta da un team di astronomi francesi e svizzeri [2] usando il Very Large Telescope (VLT) dell'ESO equipaggiato con lo strumento sensibile nel vicino infrarosso ISAAC. Per raggiungere questo obiettivo, hanno dovuto combinare l'effetto di amplificazione della luce di un gruppo di galassie - un telescopio gravitazionale - con il potere di raccolta della luce del VLT e le eccellenti condizioni del cielo prevalenti a Paranal.
Alla ricerca di galassie distanti
La caccia a oggetti così deboli e sfuggenti richiede un approccio particolare.
Innanzitutto, le immagini molto profonde di un ammasso di galassie di nome Abell 1835 sono state scattate usando lo strumento ISAAC per il vicino infrarosso sul VLT. Tali ammassi di massa relativamente vicini sono in grado di piegare e amplificare la luce delle fonti di fondo - un fenomeno chiamato Lente gravitazionale e previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein.
Questa naturale amplificazione consente agli astronomi di scrutare le galassie che altrimenti sarebbero troppo deboli per essere viste. Nel caso della galassia appena scoperta, la luce viene amplificata da circa 25 a 100 volte! In combinazione con la potenza del VLT è stato quindi possibile immaginare e persino prendere uno spettro di questa galassia. In effetti, l'amplificazione naturale aumenta efficacemente l'apertura del VLT da 8,2 ma 40-80 m.
Le profonde immagini vicino all'IR catturate a diverse lunghezze d'onda hanno permesso agli astronomi di caratterizzare le proprietà di alcune migliaia di galassie nell'immagine e di selezionarne una manciata come galassie potenzialmente molto distanti. Utilizzando immagini precedentemente ottenute prese dal telescopio Canada-Francia-Hawaii (CFHT) su Mauna Kea e immagini dal telescopio spaziale Hubble, è stato quindi verificato che queste galassie non sono effettivamente visibili nell'ottica. In questo modo, furono riconosciute sei galassie candidate ad alto spostamento verso il rosso la cui luce poteva essere stata emessa quando l'Universo aveva meno di 700 milioni di anni.
Per confermare e ottenere una determinazione più precisa della distanza di una di queste galassie, gli astronomi hanno ottenuto il Tempo discrezionale del direttore per utilizzare nuovamente ISAAC sul VLT, ma questa volta nella sua modalità spettroscopica. Dopo diversi mesi di attenta analisi dei dati, gli astronomi sono convinti di aver rilevato una caratteristica spettrale debole ma chiara nel dominio del vicino infrarosso. Gli astronomi hanno affermato chiaramente che questa caratteristica è sicuramente la linea di emissione di Lyman-alpha tipica di questi oggetti. Questa linea, che si presenta in laboratorio a una lunghezza d'onda di 0,1216 m, cioè nell'ultravioletto, è stata allungata al vicino infrarosso a 1,34 m, rendendo Abell 1835 IR1916 la prima galassia nota per avere uno spostamento verso il rosso grande quanto 10.
La galassia più distante conosciuta fino ad oggi
Questo è il caso più forte per un redshift in eccesso rispetto all'attuale registrazione spettroscopicamente confermata a z = 6,6 e il primo caso di un redshift a due cifre. Ridimensionando l'età dell'Universo alla vita di una persona (80 anni, diciamo), il precedente record confermato mostrava un bambino di quattro anni. Con le presenti osservazioni, abbiamo una foto del bambino di due anni e mezzo.
Dalle immagini di questa galassia ottenute nelle varie bande d'onda, gli astronomi deducono che sta attraversando un periodo di intensa formazione stellare. Si stima che la quantità di stelle formate sia “solo” 10 milioni di volte la massa del sole, circa diecimila volte più piccola della massa della nostra Galassia, la Via Lattea.
In altre parole, ciò che gli astronomi vedono è il primo blocco costitutivo delle grandi galassie odierne. Questa scoperta concorda bene con la nostra attuale comprensione del processo di formazione della galassia corrispondente a un successivo accumulo delle grandi galassie viste oggi attraverso numerose fusioni di "blocchi", galassie più piccole e più giovani formate in passato.
Sono questi elementi costitutivi che possono aver fornito le prime fonti di luce che hanno sollevato la nebbia sull'Universo e posto fine all'Era Oscura.
Per Roser Pell ?, dell'Osservatorio Midi-Pyrénées (Francia) e co-leader del team, “queste osservazioni mostrano che in condizioni di cielo eccellenti come quelle dell'Osservatorio Paranal dell'ESO, e usando un forte obiettivo gravitazionale, osservazioni dirette di galassie distanti vicino al Medioevo sono realizzabili con i migliori telescopi terrestri. "
L'altro co-leader del team, Daniel Schaerer dell'Osservatorio e dell'Università di Ginevra (Svizzera), è entusiasta: "Questa scoperta apre la strada a future esplorazioni delle prime stelle e galassie nell'universo primordiale".
Maggiori informazioni
Le informazioni presentate in questo comunicato stampa si basano su un articolo di ricerca sulla rivista di ricerca europea "Astronomia e astrofisica" (A&A, volume 416, pagina L35; "Osservazioni ISAAC / VLT di una galassia con lenti a z = 10,0" di Roser Pell? , Daniel Schaerer, Johan Richard, Jean-Fran? Ois Le Borgne e Jean-Paul Kneib). È disponibile sul Web sul sito Web EDP.
Ulteriori spiegazioni e immagini sono disponibili sulla pagina web degli autori, su http://obswww.unige.ch/sfr e http://webast.ast.obs-mip.fr/galaxies/
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
