L'immagine a sinistra mostra una parte del nostro cielo, chiamato campo Boötes, nella luce infrarossa, mentre l'immagine a destra mostra un misterioso bagliore a infrarossi di sfondo catturato dallo Spitzer Space Telescope della NASA nella stessa regione di cielo. / JPL-Caltech
Cosa causa il misterioso bagliore delle radiazioni visto attraverso l'intero cielo dai telescopi a infrarossi? La risposta potrebbe risiedere in una combinazione di concetti relativamente nuovi nel campo dell'astronomia e anche piuttosto controversi. Le stelle canaglia che sono state espulse dalle galassie possono essere incorporate negli aloni della materia oscura che sono stati teorizzati per circondare le galassie. Mentre questi aloni di materia oscura sono stati precedentemente rilevati indirettamente solo osservando i loro effetti gravitazionali, possono anche trattenere la fonte del bagliore enigmatico della radiazione.
"Il bagliore dello sfondo a infrarossi nel nostro cielo è stato un enorme mistero", ha affermato Asantha Cooray dell'Università della California a Irvine, autore principale della nuova ricerca pubblicata oggi sulla rivista Nature. “Abbiamo nuove prove che questa luce proviene dalle stelle che si attardano tra le galassie. Individualmente, le stelle sono troppo deboli per essere viste, ma pensiamo di vedere il loro splendore collettivo. ”
Il bagliore collettivo proviene dall '"interhalo" di aloni di materia oscura che pervadono l'Universo e può rispondere alla grande domanda sul perché la quantità di luce osservata superi la quantità di luce emessa da galassie conosciute.
“Le galassie esistono negli aloni della materia oscura che sono molto più grandi delle galassie; quando le galassie si formano e si fondono insieme, l'alone di materia oscura si allarga e le stelle e il gas affondano al centro dell'alone ”, ha dichiarato Edward L. (Ned) Wright dell'UCLA e un membro del team che ha utilizzato lo Spitzer Space Telescope per cercare la fonte della luce infrarossa. "Quello che stiamo dicendo è che una stella su mille non lo fa e viene invece distribuita come materia oscura. Non puoi vedere molto bene la materia oscura, ma stiamo proponendo che in realtà ci siano alcune stelle - solo un decimo dell'1 percento del numero di stelle nella parte luminosa della galassia. Una stella su mille viene strappata dalla galassia visibile e distribuita come la materia oscura. "
L'aureola della materia oscura non è totalmente oscura, ha detto Wright. "Una piccola frazione, un decimo di percento, delle stelle nella galassia centrale è stata diffusa nell'aureola e questo può produrre le fluttuazioni che vediamo."
In grandi gruppi di galassie, gli astronomi hanno trovato percentuali molto più elevate di luce intra-alone, fino al 20%, ha detto Wright.
Per questo studio, Cooray, Wright e colleghi hanno usato lo Spitzer Space Telescope per produrre una mappa a infrarossi di una regione del cielo nella costellazione di Boötes. La luce viaggia da noi da 10 miliardi di anni.
"Presumibilmente questa luce negli aloni si verifica ovunque nel cielo e non è stata misurata altrove", ha dichiarato Wright, che è anche il principale investigatore della missione WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) della NASA.
"Se riusciamo davvero a capire l'origine dello sfondo a infrarossi, possiamo capire quando è stata prodotta tutta la luce nell'universo e quanto è stata prodotta", ha detto Wright. “La storia di tutta la produzione di luce nell'universo è codificata in questo sfondo. Stiamo dicendo che le fluttuazioni possono essere prodotte dai bordi sfocati delle galassie che esistevano contemporaneamente alla creazione della maggior parte delle stelle, circa 10 miliardi di anni fa ".
La luce appare a un motivo macchiato nelle immagini di Spitzer.
La nuova scoperta è in contrasto con uno studio che è uscito questa estate. Alexander "Sasha" Kashlinsky del Goddard Space Flight Center della NASA e il suo team hanno esaminato la stessa zona di cielo con Spitzer e hanno proposto la luce che creava il modello insolito proveniente dalle prime stelle e galassie.
Nel nuovo studio, Cooray e colleghi hanno esaminato i dati provenienti da una porzione più ampia del cielo, chiamata campo Bootes, che copriva un arco equivalente a 50 lune terrestri piene. Queste osservazioni non erano così sensibili come quelle degli studi del gruppo Kashlinsky, ma la scala più ampia ha permesso ai ricercatori di analizzare meglio lo schema della luce infrarossa di sfondo.
"Abbiamo esaminato il campo Bootes con Spitzer per 250 ore", ha dichiarato il co-autore Daniel Stern del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California. "Studiare il debole sfondo a infrarossi era uno degli obiettivi principali del nostro sondaggio e abbiamo progettato con cura le osservazioni al fine di affrontare direttamente la questione importante e stimolante di ciò che provoca il bagliore di sfondo. "
Il team ha concluso che il modello di luce del bagliore a infrarossi non è coerente con le teorie e le simulazioni al computer delle prime stelle e galassie. I ricercatori dicono che il bagliore è troppo luminoso per essere delle prime galassie, che si pensa non siano state così grandi o numerose come le galassie che vediamo oggi intorno a noi. Invece, gli scienziati propongono una nuova teoria per spiegare la luce macchiata, basata sulle teorie della luce stellare "intracluster" o "intrahalo".
Il team ha affermato che sono necessarie ulteriori ricerche per confermare queste scoperte, aggiungendo che il James Webb Space Telescope dovrebbe aiutare.
"L'acuta visione a infrarossi del James Webb Telescope sarà in grado di vedere direttamente alcune delle prime stelle e galassie, così come le stelle vaganti in agguato tra le periferie delle galassie vicine", ha affermato Eric Smith, vicedirettore del programma JWST presso la sede della NASA a Washington. "Gli oggetti misteriosi che compongono la luce infrarossa di sfondo possono finalmente essere esposti."
Fonti: NASA, UCLA
