01 Mar 2018 Alba Cosmica: Individuate le Tracce delle Prime Stelle dell’Universo
È stato individuato il segnale dell’alba del cosmo, la traccia delle prime stelle che hanno illuminato l’Universo. Dopo anni di ricerca e di raccolta dati un team di ricercatori ha individuato un segnale radio impresso dall’idrogeno che in quell’epoca remota permeava il cosmo e interagiva con le prime stelle, nate appena 180 milioni di anni dopo il Big Bang. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature.
Molto tempo fa, circa 400.000 anni dopo il Big Bang, l’Universo era un luogo buio, non c’erano stelle o galassie e il cosmo era composto principalmente di idrogeno neutro. Poi, nel corso dei successivi 50-100 milioni di anni, la gravità gradualmente ha riunito insieme le regioni di gas più dense fino a che il gas è collassato in alcune zone per far nascere le prime stelle. Come erano quelle stelle e come si sono formate? Che influenza hanno avuto sul resto dell’Universo? Sono domande su cui gli scienziati dibattono da molti anni.
Ora, dopo anni di prove sperimentali, un team di scienziati, guidato da Judd Bowman dell’Arizona State University, ha individuato la firma delle stelle più antiche dell’Universo, utilizzando una particolare antenna radio per captare il segnale. La rilevazione fornisce la prima evidenza delle più antiche progenitrici del nostro albero di famiglia cosmico, nate solo 180 milioni di anni dopo l’inizio dell’Universo. “È stata una grande sfida tecnica realizzare questa rilevazione, le fonti di rumore possono essere migliaia di volte più potenti del segnale, è come trovarsi nel mezzo di un uragano e cercare di sentire il battito d’ali di un colibrì”, commenta Peter Kurczynski della National Science Foundation. “Questi ricercatori con una piccola antenna radio nel mezzo del deserto sono arrivati più lontano dei più potenti telescopi spaziali, aprendo una nuova finestra sull’Universo primordiale”.
Per realizzare questo straordinario risultato il team di Bowman ha utilizzato un radiospettrometro molto sensibile, una piccola antenna radio chiamata Experiment to Detect the Global EoR Signature (EDGES) presso il Murchison Radio-astronomy Observatory (MRO), situato in pieno deserto australiano in una zona priva di fonti di rumore e disturbo. Rilevando le onde radio nel cielo dell’emisfero australe il team ha cercato piccoli cali di emissione come funzione della lunghezza d’onda.
I segnali rilevati dal radiospettrometro australiano costituiscono la firma dell’idrogeno primordiale che riempiva il giovane Universo, impressa nello spettro della radiazione cosmica di fondo, un flusso diffuso di fotoni che arriva a noi da ogni parte del cielo, la radiazione che permea l’Universo, residuo di quella prodotta dal Big Bang. A causa dell’espansione dell’Universo lo spettro di questi fotoni è rilevabile nella regione delle microonde. I segnali individuati portano con sè un patrimonio di informazioni che aprono una nuova finestra sulla formazione ed evoluzione delle prime stelle che hanno illuminato l’Universo, consentendo al cosmo di uscire dall’oscurità.
“Abbiamo osservato un calo di emissione radio a circa 78 megahertz, e questa frequenza corrisponde a circa 180 milioni di anni dopo il Big Bang”, afferma Rogers. La diminuzione nel segnale a questa frequenza corrisponde all’assorbimento dell’idrogeno riscaldato e ionizzato dalla radiazione delle prime stelle. Lo studio ha rivelato inoltre che il gas nell’Universo in quell’epoca primordiale era due volte più freddo di quanto previsto dalla teoria, il che apre la strada a nuove domande riguardanti la nascita e l’evoluzione dell’Universo, nonché la natura della misteriosa e sfuggente materia oscura.
[ Barbara Bubbi ]
Nell’immagine rappresentazione artistica delle massicce stelle blu primordiali, immerse in filamenti gassosi
Credit: N.R.Fuller, National Science Foundation
https://phys.org/news/2018-02-secrets-universe.html
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