ALMA Individua Due Galassie Primordiali

ALMA Individua Due Galassie Primordiali

Grazie a una campagna osservativa a lunghezza d’onda submillimetrica che utilizza il telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), gli astronomi hanno scoperto due galassie risalenti all’alba del cosmo e sfuggite sino ad oggi alle osservazioni profonde di potenti telescopi come Hubble.

Quando lo sguardo acuto dei più potenti telescopi penetra nelle profondità del cielo notturno, è in grado di osservare l’aspetto dell’Universo quale appariva molto tempo fa. Osservare galassie estremamente distanti ci permette di catturare la luce emessa da quelle antiche galassie agli albori del cosmo. Studiare il giovane Universo è essenziale per costruire accurati modelli astrofisici: in particolare, identificare galassie appartenenti ad un’epoca in cui l’Universo aveva appena un miliardo di anni e misurare il tasso di formazione di nuove stelle di questi oggetti è un tassello fondamentale per studiare la storia e l’evoluzione del cosmo.

Ad oggi, la nostra conoscenza delle galassie primordiali si basa essenzialmente sulle osservazioni profonde del telescopio Hubble e di potenti telescopi terrestri che sondano la loro emissione nell’ultravioletto. Tuttavia, in tempi recenti, gli astronomi hanno iniziato a utilizzare le capacità uniche del telescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile per studiare galassie distanti a lunghezze d’onda sub-millimetriche. Queste osservazioni si rivelano particolarmente efficaci per individuare galassie ricche di polveri cosmiche, sfuggite allo sguardo del telescopio Hubble per la presenza del denso materiale interposto, che assorbe l’emissione nel visibile e ultravioletto.

Nel corso di un programma osservativo chiamato REBELS (Reionization-Era Bright Emission Line Survey), gli astronomi hanno utilizzato ALMA per osservare l’emissione di 40 galassie risalenti all’alba cosmica. Utilizzando questo insieme di dati, i ricercatori hanno scoperto che le regioni circostanti queste galassie contengono ulteriori sorprese. In particolare, analizzando i dati di due galassie, Yoshinobu Fudamoto della Waseda University, Giappone, ha notato una forte emissione di polveri e carbonio ionizzato in posizioni decentrate rispetto agli obiettivi iniziali. Sorprendentemente, neppure telescopi altamente sensibili come Hubble si sono rivelati in grado di individuare emissioni nell’ultravioletto provenienti da quelle esatte posizioni in cielo. Per indagare sulla natura dei misteriosi segnali, Fudamoto e I suoi colleghi hanno condotto analisi più approfondite dei dati.

Immagini combinate di galassie molto distanti riprese con ALMA, con il telescopio Hubble e con il telescopio VISTA dell’ESO. Verde e arancio rappresentano la radiazione emessa da atomi di carbonio ionizzato e particelle di polveri, individuata da ALMA, mentre il blu mostra la radiazione nel vicino infrarosso osservata con i telescopi VISTA e Hubble. Le due galassie REBELS-12-2 e REBELS-29-2 non mostrano emissione nel vicino infrarosso, a significare che si trovano completamente immerse nelle polveri, individuate invece a lunghezza d’onda submillimetrica tramite ALMA. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, ESO, Fudamoto et al.

Nello studio pubblicato su Nature, gli astronomi rivelano che le emissioni insolite derivano da due galassie precedentemente ignote e localizzate nei pressi degli obiettivi originari della campagna osservativa. Tali galassie non risultano visibili a lunghezze d’onda dell’ottico e dell’ultravioletto, dal momento che sono completamente oscurate dalla presenza di densa polvere cosmica. Uno dei due oggetti rappresenta la galassia più distante oscurata da polveri scoperta sino ad oggi.

Ma, fatto ancora più sorprendente, le galassie appena scoperte, che si sono formate oltre 13 miliardi di anni fa, non appaiono affatto strane se confrontate con altre galassie della stessa epoca. “Non abbiamo mai scoperto queste nuove galassie non perché sono estremamente rare, ma perché risultano completamente oscurate dalle polveri”, spiega Fudamoto. Tuttavia, attualmente è difficile individuare galassie così “polverose” e così antiche, risalenti a meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang: questo suggerisce che il censimento attuale delle galassie primordiali è molto probabilmente incompleto e necessiterebbe di campagne osservative più profonde. “È possibile che ci stiamo perdendo fino a una ogni cinque galassie individuate nel giovane Universo”, aggiunge Fudamoto. Secondo i ricercatori il futuro telescopio James Webb della NASA, in sinergia con le osservazioni di ALMA, permetterà di ottenere progressi significativi in questa ricerca nei prossimi anni. In generale, lo studio costituisce un importante passo avanti nell’indagare sull’epoca di formazione delle prime galassie, nonchè sulla loro morfologia generale.

Nell’immagine rappresentazione artistica di una galassia primordiale ricca di polveri
Credit: ESO/M. Kornmesser

https://phys.org/news/2021-09-unveiling-galaxies-cosmic-dawn.html