Una nuova visione del telescopio spaziale Hubble mostra alcune delle prime galassie luminose emerse nell'universo, che appaiono circa 13 miliardi di anni fa, o 900 milioni di anni dopo il Big Bang. Galassie come queste non erano visibili 700 milioni di anni dopo il Big Bang, quindi le galassie più piccole devono essersi unite abbastanza rapidamente per diventare grandi e luminose. Le scoperte sono state fatte nei campi di sondaggio Hubble Ultra Deep Field e Great Observatory Origins.
Una ricerca sistematica delle prime galassie luminose che si sono formate nell'universo primordiale ha rivelato un drammatico salto nel numero di tali galassie circa 13 miliardi di anni fa. Queste osservazioni dei primi stadi nell'evoluzione delle galassie forniscono nuove prove per la teoria gerarchica della formazione delle galassie, l'idea che grandi galassie si sono accumulate nel tempo quando le piccole galassie si sono scontrate e si sono unite.
Gli astronomi Rychard Bouwens e Garth Illingworth dell'Università della California, Santa Cruz, hanno usato il telescopio spaziale Hubble per esplorare la formazione di galassie durante i primi 900 milioni di anni dopo il Big Bang. Hanno riportato le loro ultime scoperte nel numero del 14 settembre della rivista Nature.
Osservazioni profonde in tre macchie scure di cielo - i campi di Hubble Ultra Deep Field e dei Great Observatories Origins Deep Survey - hanno raccolto la debole luce emessa 13 miliardi di anni fa dalle stelle nelle galassie primordiali. Solo le galassie più luminose potevano essere rilevate a così grandi distanze.
“Questi sono i dati a infrarossi e ottici più profondi mai presi. Stiamo osservando una fase molto precoce nell'accumulo di galassie ", ha affermato Illingworth, professore di astronomia e astrofisica all'UCSC.
I ricercatori hanno osservato centinaia di galassie luminose a circa 900 milioni di anni dopo il Big Bang. Ma quando guardarono più in profondità, circa 200 milioni di anni prima, ne trovarono solo uno. Rilassando un po 'i loro criteri di ricerca, sono emersi alcuni altri candidati, ma chiaramente sono avvenuti molti cambiamenti in questi 200 milioni di anni, ha affermato Illingworth.
“Le galassie più grandi e luminose non erano presenti a 700 milioni di anni dopo il Big Bang. Eppure 200 milioni di anni dopo ce n'erano molti di più, quindi ci doveva essere stata molta fusione di galassie più piccole durante quel periodo ", ha detto.
Gli astronomi possono determinare quando la luce è stata emessa da una fonte distante dal suo spostamento verso il rosso, una misura di come l'espansione dell'universo ha allungato le lunghezze d'onda della luce mentre viaggiava attraverso lo spazio attraverso vaste distanze. Bouwens, ricercatore post-dottorato presso l'UCSC e primo autore del documento Nature, ha sviluppato un software per setacciare sistematicamente i dati di Hubble alla ricerca di galassie ad alto spostamento verso il rosso.
I dati provenivano da due potenti strumenti su Hubble, Advanced Camera for Surveys (ACS) e Near Infrared Camera e Multi-Object Spectrograph (NICMOS). I ricercatori hanno confrontato il numero di galassie rilevate in uno spostamento verso il rosso da 7 a 8 (700 milioni di anni dopo il Big Bang) con quello che avrebbero potuto aspettarsi di scoprire se la popolazione di galassie fosse come la popolazione osservata con lo spostamento verso il rosso 6 (200 milioni di anni dopo). A seconda della severità dei criteri di selezione, hanno trovato una galassia in cui si sarebbero aspettati 10 o quattro in cui si sarebbero aspettati 17.
"Il nostro approccio fornisce un modo molto quantitativo di misurare l'accumulo di strutture nell'universo, in modo da poter vedere quanto velocemente è cambiato nel tempo man mano che le galassie più piccole si fondevano per formare quelle più grandi", ha detto Bouwens.
Le galassie osservate in questo sondaggio sono molto più piccole della nostra Via Lattea e di altre galassie giganti viste oggi nel vicino universo. Queste prime galassie erano anche in fiamme con la formazione di stelle, emettendo luce bluastra che è stata spostata alla luce rossa durante il suo viaggio di 13 miliardi di anni verso i rivelatori sensibili di Hubble.
"È abbastanza sorprendente che siamo in grado di guardare indietro di 13 miliardi di anni. Stiamo osservando le galassie che si sono già evolute da precursori più piccoli, ma sono solo poche centinaia di milioni di anni dopo la formazione delle prime stelle ", ha detto Illingworth.
Se la Via Lattea è un anziano galattico, allora queste galassie sono bambini piccoli o in età prescolare. Per ora, i ricercatori non sono in grado di rilevare le galassie infantili ancora più piccole che devono essersi fuse per formare queste prime galassie luminose.
Ma i semi di quelle prime galassie possono essere visti nella radiazione cosmica di fondo a microonde, misurata più recentemente e accuratamente dalla sonda di anisotropia a microonde di Wilkinson (WMAP), che mostra lievi fluttuazioni di densità in un universo notevolmente omogeneo circa 400.000 anni dopo il Grande Scoppio.
“Molto presto nell'evoluzione dell'universo, tutto è stato molto fluido. Ma col passare del tempo l'universo divenne sempre più disordinato man mano che la gravità portava più materia nelle aree più dense ", ha detto Bouwens. "Le nostre osservazioni sulle prime galassie ci consentono di misurare la velocità con cui l'universo si stava evolvendo da piccoli e grandi ammassi".
Il rilevamento delle primissime galassie che si formeranno sarà possibile con il successore di Hubble, il James Webb Space Telescope, attualmente previsto per il lancio nel 2013, ha affermato Illingworth. Ulteriori informazioni sulla ricerca delle prime galassie sono disponibili sul Web all'indirizzo http://firstgalaxies.ucolick.org/.
Fonte originale: Comunicato stampa UCSC
