Comunicato Stampa

APEX scatta un primo piano di fabbriche di stelle nell’universo distante.

21 Marzo 2010

Per la prima volta gli astronomi hanno ottenuto misurazioni dirette delle dimensioni e della luminosità di regioni di formazione stellare in una galassia molto distante, grazie ad una casuale scoperta fatta con il telescopio APEX. La galassia è così distante e la sua luce ha impiegato così tanto tempo a raggiungerci che noi la vediamo così com’era 10 miliardi di anni fa. Una “lente gravitazionale” cosmica ingrandisce la galassia, fornendoci un immagine così ravvicinata che sarebbe altrimenti impossibile da ottenere. Un colpo di fortuna che ha rivelato una frenetica e vigorosa formazione stellare nelle galassie dell’Universo primordiale, con vivai di stelle che si formano 100 volte più velocemente che nelle galassie più vicine. La ricerca viene pubblicata oggi (21 marzo) online nel giornale Nature.

Gli astronomi stavano osservando un massiccio ammasso di galassie [1] con il telescopio Atacama Pathfinder Experiment (APEX), a lunghezze d’onda submillimetriche, quando hanno trovato una galassia nuova e brillante come non mai, più distante da noi dell’ammasso stellare e delle più brillanti galassie finora mai osservate alle stesse lunghezze d’onda submillimetriche. E’ così brillante perché i grani di polvere nella galassia brillano dopo essere stati scaldati dalla luce stellare. La nuova galassia è stata battezzata con il nome di SMM J2135-0102.

“ Siamo rimasti sbalorditi quando abbiamo trovato un oggetto sorprendentemente brillante che non si trovava nella posizione prevista. Ci siamo subito resi conto che era una galassia sconosciuta e più distante, ingrandita dell’ammasso di galassie che si trova più vicino a noi” dice Carlos De Breuck dell’ESO, un membro del gruppo. De Breuck stava osservando al telescopio APEX situato sull’altipiano di Chajnantor nelle Ande Cilene ad una altitudine di 5000 metri.

La nuova galassia SMM J2135-0102 è così brillante proprio grazie al massiccio ammasso di galassie che si trova in primo piano. La sua enorme massa curva la luce della galassia più distante, funzionando come una lente gravitazionale [2]. Così come fa un telescopio, ingrandisce e rende più brillante la galassia distante. Grazie al fortuito allineamento fra l’ammasso e la galassia distante, quest’ultima viene ingrandita di 32 volte.

“L’ingrandimento ci mostra la galassia con un dettaglio senza precedenti, anche se è così distante che la sua luce ha impiegato circa 10 miliardi di anni a raggiungerci,” spiega Mark Swinbank della Università di Durham, primo autore dell’articolo che riporta la scoperta. “Grazie a successive osservazioni con il telescopio Submillimeter Array, siamo stati in grado di studiare con grande precisione le nubi di stelle in formazione nella galassia.”

L’ingrandimento ha fatto capire che le nubi di formazione stellare possono essere individuate all’interno della galassia, fino ad una scala minima di alcune centinaia di anni luce – quasi le stesse dimensioni delle nubi giganti nella nostra Via Lattea. Per poter vedere questo livello di dettaglio senza l’aiuto di una lente gravitazionale servirebbero telescopi come ALMA (l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), che al momento è in costruzione sullo stesso altipiano dove si trova APEX. Questa fortunata scoperta ha quindi dato agli astronomi una anteprima unica sulla scienza che sarà possibile fra alcuni anni.

Queste “fabbriche di stelle” sono simili per dimensioni a quelle della Via Lattea, ma cento volte più luminose, il che suggerisce che la formazione stellare nelle prime fasi di vita di queste galassie sia un processo molto più vigoroso di quello tipicamente visto nelle galassie piu’ vicine a noi sia nello spazio che nel tempo. Per molti aspetti le nubi sembrano essere piu’ simili ai nuclei piu’ densi delle nubi di formazione stellare nell’Universo locale.

“Stimiamo che SMM J2135-0102 stia producendo stelle ad un ritmo equivalente a circa 250 Soli all’anno” dice De Breuck. “La formazione stellare nella sua nube più grande è differente da quella nell’ Universo locale, ma le nostre osservazioni suggeriscono anche che dovremmo essere in grado di usare una Fisica di base simile  a quella delle più dense  regioni di formazione stellare nella galassie vicine per capire come nascono le stelle in queste galassie più distanti.”

Note

[1]Gli ammassi di galassie sono fra gli oggetti più massicci nell’Universo tenuti assieme dalla forza di gravità. Sono formati da centinaia fino a migliaia di galassie, che contribuiscono al massimo ad un decimo della loro massa totale. La maggior parte della loro massa, che equivale ad un milione di miliardi [10¹⁵] la massa del Sole, è composta da gas caldi e da materia oscura. In questo caso, l’ammasso osservato è chiamato MACS J2135-010217 (o MACS J213512.10-010258.5) ed è situato ad una distanza di circa quattro miliardi di anni luce.

[2] L’effetto di lente gravitazionale fu ipotizzato dalla teoria della Relatività Generale di Albert Einstein. Grazie alla loro massa gigantesca ed essendo situati fra noi e altre galassie molto distanti, gli ammassi di galassie fungono in modo molto efficiente da lente gravitazionale, curvando la luce proveniente dalle galassie di fondo. Dipendendo dalla distribuzione della massa nell’ammasso, si producono una serie di fenomeni interessanti, come l’ingrandimento, le distorsioni della forma, archi giganti e immagini multiple dello stesso oggetto.

Ulteriori Informazioni

Questa ricerca è stata presentata nell’articolo “Intense star formation within resolved compact regions in a galaxy at z=2.3” (A. M. Swinbank et al.) che apparirà oggi sull’edizione online di Nature, e nella edizione stampata in data 1 Aprile 2010.

I gruppo è composto da A. M. Swinbank, I. Smail, J. Richard, A. Edge, e K. Coppin (Istituto di Cosmologia Computazionale, Universita’ di Durham), S. Longmore, R. Blundell, M. Gurwell, e D. Wilner (Centro di Astrofisica Harvard-Smithsonian, USA), A. I. Harris e L. Hainline (Dipartimento di Astronomia, Universita’ del Maryland, USA), A.J. Baker (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Rutgers, Universita’ del New Jersey, USA), C. De Breuck, A. Lundgren e G. Siringo (ESO), R. Ivison (UKATC e Osservatorio Reale di Edimburgo, Gran Bretagna), P. Cox, M. Krips e R. Neri (Istituto di Radioastronomia millimetrica, Francia), B. Siana (Istituto Tecnologico della California, USA), D. Stark (Istituto di Astronomia, Universita’ di Cambridge, Gran Bretagna), e J. D. Younger (Istituto di Studi Avanzati, USA).

L’Atacama Pathfinder Experiment telescope (APEX) è un telescopio di 12 metri, che si trova a 5100 metri di altitudine, sull’arido altopiano di Chajnantor nelle Ande Cilene. APEX opera a lunghezze d’onda millimetriche e submillimetriche. Questo campo di lunghezza d’onda è una frontiera abbastanza inesplorata in astronomia, che richiede rilevatori avanzati e un sito di osservazione estremamente alto e secco, come quello di Chajnantor. APEX, il più grande telescopio a lunghezza d’onda submillimetrica operante nell’emisfero australe, è il frutto di una collaborazione fra l’Istituto Max Planck per la Radio Astronomia, l’Onsala Space Observatory e l’ESO. La gestione di APEX a Chajnantor è affidata all’ESO. APEX è un “pathfinder” per ALMA — è basato su un’antenna prototipo, costruita per il progetto ALMA, si trova sul suo stesso altipiano e otterà molti risultati che ALMA sarà in grado di studiare in grande dettaglio.

L’ESO (European Southern Observatory) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l’osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 14 paesi: Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Olanda, Portogallo, Spagna, Svezia, Svizzera e Gran Bretagna. L’ESO mette in atto un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strutture astronomiche da terra che consentano agli astronomi di fare importanti scoperte scientifiche. L’ESO ha anche un ruolo preminente nel promuovere e organizzare cooperazione nella ricerca astronomica. L’ ESO gestisce tre siti unici di livello mondiale in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. A Paranal, l’ESO gestisce il Very Large Telescope, l’osservatorio astronomico nella banda visibile più d’avanguardia al mondo. L’ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L’ESO sta pianificando al momento un Telescopio Europeo Estremamente Grande ottico/vicino-infrarosso di 42 metri, l’E-ELT, che diventerà “il più grande occhio del mondo rivolto al cielo”.

Links

• Articolo di ricerca (preprint)
• Ulteriori informazioni su APEX

Contatti

Mark Swinbank
Durham University
Durham, United Kingdom
Tel.: +44 191 334 3786
E-mail: a.m.swinbank@durham.ac.uk

Carlos de Breuck
ESO
Garching, Germany
Tel.: +49 89 3200 6613 (until 23 March available on +1 626 272 8473, time zone PDT, USA)
E-mail: cdebreuc@eso.org

Douglas Pierce-Price
ESO
Garching, Germany
Tel.: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

Anna Wolter (press contact Italia)
Rete di divulgazione scientifica dell'ESO e INAF-Osservatorio Astronomico di Brera
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1012.