"La galassia più lontana mai vista!" Non l'abbiamo già sentito prima? (Vedi qui e qui, per esempio.) Mentre è vero che gli astronomi continuano a spingere più indietro nel tempo con strumenti migliori, ci sono sfide fondamentali sia nell'osservare che nella misurazione delle distanze alle prime galassie del cosmo.
Ecco perché questa nuova osservazione di una galassia che si è formata circa 700 milioni di anni dopo il Big Bang è significativa. Mentre sono state identificate decine di galassie che si sono formate in quell'epoca, gli astronomi hanno misurato solo distanze precise per cinque di esse. Questa galassia segna il sesto ed è la più lontana del gruppo. Forse ancora più importante della misurazione della distanza, i ricercatori hanno determinato che questa galassia ha dato alla luce nuove stelle a oltre 100 volte il ritmo che la Via Lattea fa oggi. Ciò indica che le prime galassie potrebbero essere state più aggressive con la formazione stellare di quanto si credesse in precedenza.
Un nuovo documento pubblicato in Natura (avviso di paywall) descrive la misurazione dello spostamento verso il rosso di una galassia identificata nell'Associazione Cosmica Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDEL), che utilizza lo spettrografo a infrarossi sul telescopio Keck alle Hawaii. A causa di questa vasta distanza, il telescopio spaziale Hubble non vede la galassia nelle sue bande ottiche, ma è una fonte luminosa a infrarossi, sia per Hubble che per il telescopio spaziale Spitzer. Il redshift, se ricordi, è una misura di quanto velocemente una galassia sembra allontanarsi da noi mentre l'Universo si espande; più alto è il redshift, più lontana è la galassia - e quindi più tempo fa ha emesso la luce che vediamo. Man mano che l'Universo cresce, allunga proporzionalmente la lunghezza d'onda della luce. In questo modo, la luce visibile o anche l'emissione ultravioletta comune nelle stelle viene spostata verso il rosso nella parte infrarossa dello spettro.
In questo caso, gli astronomi hanno misurato il spostamento verso il rosso della galassia z8_GND_5296 (c'è un nome memorabile per te) a 7.51, che si traduce in circa 13 miliardi di anni luce di distanza. Hanno determinato questo numero misurando l'emissione di Lyman alfa (Ly α) dall'idrogeno, che è molto comune e difficile da misurare a distanze così grandi. La luce della α Ly del gas idrogeno nella nostra posizione è di circa 122 nanometri, saldamente nella porzione ultravioletta dello spettro, ma l'emissione corrispondente da z8_GND_5296 è di circa 1034 nanometri, che è a infrarossi. (Per ottenere il redshift, dividi il numero più grande per il più piccolo e sottrai 1. Sfortunatamente, la relazione tra redshift e distanza non è altrettanto semplice.)
Tuttavia, non tutte le galassie a distanze comparabili hanno emissioni misurabili di Ly α: qualcosa sembra impedire a gran parte di quella luce di raggiungerci. L'idea principale è che il gas intergalattico neutro disperde la luce, ma sono state osservate troppe poche galassie per confermare tale ipotesi. Di conseguenza, mentre ci sono dozzine di galassie con spostamenti in rosso maggiori di 7 (determinati non dallo spettro ma dal colore apparente della galassia), gli spostamenti in rosso non possono essere ricontrollati per la maggior parte. Questo documento riporta 43 prime galassie, ma solo uno di quel campione aveva emissioni misurabili di Ly α.
Ancora più interessante, la galassia z8_GND_5296 è relativamente ricca di "metalli": elementi più pesanti dell'elio. Poiché questi elementi sono prodotti dalle stelle piuttosto che dal Big Bang, ciò indica un ciclo molto rapido di nascita e morte delle stelle anche quando questa galassia emette la luce che osserviamo.
A supporto di tale affermazione, gli autori del presente studio hanno scoperto che z8_GND_5296 e una galassia simile designata GN 108036 hanno tassi di formazione stellare estremamente elevati, convertendo l'equivalente di massa di 330 soli in nuove stelle. Questo è più di 100 volte il tasso di formazione stellare della Via Lattea e paragonabile ad alcune delle galassie più estreme che formano le stelle. In precedenza si pensava che queste galassie fossero rare, quindi gli astronomi potrebbero aver bisogno di rivedere le loro stime sulla rapidità con cui furono create nuove stelle nelle prime galassie.
In ogni caso, sarà interessante vedere come sono le altre galassie primitive man mano che le nostre osservazioni migliorano. Senza questo, non sapremo se z8_GND_5296 sia una rarità nella sua estrema formazione stellare, o capiremo perché è relativamente brillante nelle emissioni di Ly α mentre i suoi fratelli non lo sono. E forse troveremo la divisione nel tempo tra l'era senza galassie e le prime galassie da formare.
