13 galassie distanti trovate in un campione di cielo. Credito d'immagine: ESO. Clicca per ingrandire.
È uno dei principali obiettivi della cosmologia osservativa tracciare il modo in cui le galassie si sono formate ed evolute e confrontarlo con le previsioni dei modelli teorici. È quindi essenziale sapere il più precisamente possibile quante galassie erano presenti nell'Universo in epoche diverse.
Questo è più facile da dire che da fare. Infatti, se contare le galassie da immagini astronomiche profonde è relativamente semplice, misurare la loro distanza - quindi, l'epoca nella storia dell'universo in cui la vediamo [1] - è molto più difficile. Ciò richiede prendere uno spettro della galassia e misurarne lo spostamento verso il rosso [2].
Tuttavia, per le galassie più deboli - che sono probabilmente le più lontane e quindi le più vecchie - ciò richiede molto tempo di osservazione sul più grande dei telescopi. Fino ad ora, gli astronomi dovevano quindi prima selezionare attentamente le galassie candidate ad alto spostamento verso il rosso, al fine di ridurre al minimo il tempo impiegato per misurare la distanza. Ma sembra che gli astronomi siano stati troppo attenti nel farlo, e quindi avevano un'immagine sbagliata della popolazione di galassie.
Sarebbe meglio "semplicemente" osservare in una determinata zona del cielo tutte le galassie più luminose di un determinato limite. Ma guardare un oggetto alla volta renderebbe impossibile uno studio del genere.
Per raccogliere la sfida, un team di astronomi francesi e italiani [3] ha utilizzato il più grande telescopio possibile con uno strumento altamente specializzato e molto sensibile in grado di osservare contemporaneamente un numero molto grande di oggetti (deboli) nell'universo remoto.
Gli astronomi hanno utilizzato il VIsible Multi-Object Spectrograph (VIMOS) su Melipal, uno dei telescopi da 8,2 m del Very Large Telescope Array dell'ESO. VIMOS può osservare gli spettri di circa 1.000 galassie in una esposizione, da cui è possibile misurare spostamenti in rosso, quindi distanze. La possibilità di osservare due galassie contemporaneamente equivarrebbe a usare due telescopi per unità VLT contemporaneamente. VIMOS moltiplica così efficacemente l'efficienza del VLT centinaia di volte.
Ciò rende possibile completare in poche ore le osservazioni che avrebbero richiesto mesi solo pochi anni fa. Con capacità fino a dieci volte più produttive rispetto agli strumenti della concorrenza, VIMOS offre per la prima volta la possibilità di condurre un censimento imparziale dell'Universo distante.
Usando l'elevata efficienza dello strumento VIMOS, il team di astronomi si è imbarcato nel VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) il cui scopo è misurare in una zona selezionata del cielo lo spostamento verso il rosso di tutte le galassie più luminoso della magnitudine 24 in rosso, cioè , galassie che sono fino a 16 milioni più deboli di ciò che l'occhio senza aiuto può vedere.
In un campione totale di circa 8.000 galassie selezionate solo sulla base della loro luminosità osservata alla luce rossa, sono state scoperte quasi 1.000 galassie luminose e vigorose a forma di stella in un'epoca compresa tra 1.500 e 4.500 milioni di anni dopo il Big Bang (spostamento rosso tra 1,4 e 5) .
"Con nostra sorpresa", afferma Olivier Le F? Vre, del Laboratoire d'Astrophysique di Marsiglia (Francia) e co-leader del progetto VVDS, "questo è da due a sei volte superiore a quanto era stato trovato in precedenti lavori. Queste galassie erano mancate perché i precedenti sondaggi avevano selezionato gli oggetti in un modo molto più restrittivo di noi. E lo hanno fatto per soddisfare l'efficienza molto più bassa della generazione precedente di strumenti. "
Mentre osservazioni e modelli hanno costantemente indicato che l'Universo non aveva ancora formato molte stelle nel primo miliardo di anni di tempo cosmico, la scoperta fatta dagli scienziati richiede un cambiamento significativo in questo quadro.
Combinando gli spettri di tutte le galassie in un dato intervallo di spostamento verso il rosso (cioè appartenendo alla stessa epoca), gli astronomi potrebbero stimare la quantità di stella formata in queste galassie. Scoprono che le galassie del giovane Universo si trasformano in stelle tra 10 e 100 volte la massa del nostro Sole in un anno.
"Questa scoperta implica che le galassie formarono molte più stelle nella vita dell'Universo di quanto si pensasse in precedenza", spiega Gianpaolo Vettolani, l'altro co-leader del progetto VVDS, che lavora all'INAF-IRA di Bologna (Italia). "Queste osservazioni richiederanno una profonda rivalutazione delle nostre teorie sulla formazione e l'evoluzione delle galassie in un universo in evoluzione."
Ora spetta agli astronomi spiegare come si possa creare una così grande popolazione di galassie, producendo più stelle di quanto si pensasse in precedenza, in un momento in cui l'Universo era circa il 10-20% della sua età attuale.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
