Comunicato Stampa

Schiarendo la Nebbia Cosmica - la Galassia più Distante mai Misurata

20 Ottobre 2010

Un team europeo di astronomi utilizzando il Very Large Telescope (VLT) ha misurato la distanza della galassia più remota finora mai osservata. Analizzando attentamente la debolissima luce di questa galassia hanno stabilito che la si vede quando l'Universo era solo di circa 600 milioni di anni (a un redshift di 8,6). Queste sono le prime osservazioni di una galassia la cui luce si sta liberando dell’opaca nebbia di idrogeno che riempiva il cosmo nel suo momento iniziale. I risultati sono pubblicati sul numero del 21 ottobre della rivista Nature.

"Utilizzando il Very Large Telescope abbiamo confermato che una galassia, già precedentemente osservata con il telescopio spaziale Hubble, è l'oggetto più remoto finora individuato nell'universo" [1], dice Matt Lehnert (Osservatorio di Parigi), primo autore dello studio che riporta i risultati. "Le capacità del VLT e del suo spettrografo SINFONI,  ci ha permesso di misurare realmente la distanza di questa debolissima galassia scoprendo che noi la vediamo quando l'Universo aveva meno di 600 milioni di anni."

Studiare queste prime galassie è estremamente difficile. Dalla loro luce inizialmente brillante che raggiunge la Terra quelle luce ci appaiono molto deboli e piccole. Inoltre, questa fioca luce ricade  per lo più nella parte infrarossa dello spettro perché la sua lunghezza d'onda si è allungata con l'espansione dell'Universo - un effetto noto come redshift. A peggiorare le cose, in questa fase iniziale, meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang, l'Universo non era del tutto trasparente e molto di esso era avvolto in una nebbia di idrogeno che assorbe la vigorosa luce ultravioletta prodotta dalle galassie giovani. Il periodo in cui la nebbia stava per essere dissolta dalla luce ultravioletta è noto come l'epoca della reionizzazione [2]. Nonostante queste sfide la nuova Wide Field Camera 3 sul telescopio spaziale Hubble della NASA  e dell’ESA ha scoperto nel 2009 diversi oggetti  fortemente  indiziati [3], ritenuti essere galassie molto luminose all’epoca della reionizzazione. Confermare le distanze di tali oggetti deboli e remoti è una sfida enorme e non può essere svolta attendibilmente se non utilizzando gli spettroscopi dei grandi telescopi terrestri [4], misurando il redshift della luce della galassia.

Aggiunge Matt Lehner: “Dopo l'annuncio delle galassie candidate da Hubble abbiamo fatto un rapido calcolo e siamo stati entusiasti di constatare come  l’immenso potere di raccolta della luce che ha il VLT, quando combinato con la sensibilità dello strumento per indagini spettroscopiche nell’ infrarosso, SINFONI, e con un tempo di esposizione molto lungo ci abbia permesso di rilevare la luce estremamente debole da una di queste galassie remote e di misurarne la distanza. "

Con una speciale richiesta al direttore generale dell'ESO hanno ottenuto tempo di utilizzo del telescopio VLT e osservato una delle galassie candidate, chiamata UDFy-38135539 [5], per 16 ore. Dopo due mesi di attentissime analisi e verifica dei loro risultati, il team ha scoperto che aveva chiaramente individuato la debolissima emissione dell’idrogeno a un redshift di 8,6, il che rende questa galassia l'oggetto più distante mai confermato per via spettroscopica. Un redshift di 8,6 corrisponde a una galassia vista appena  600 milioni di anni dopo il Big Bang.

Il co-autore Nicole Nesvadba (Istitut d'Astrophysique Spatiale) sintetizza così il risultato, "Misurare il redshift della galassia più distante finora trovata è molto emozionante in sé, ma le implicazioni astrofisiche di questa rilevazione sono ancora più importanti. Questa è la prima volta che abbiamo la certezza che siamo di fronte a una delle galassie appena liberate  dalla nebbia che riempiva il primo Universo. "

Una delle cose più sorprendenti di questa scoperta è che l’emissione proveniente da UDFy-38135539 non sembra essere abbastanza forte da sola per superare la nebbia d’idrogeno. "Ci devono essere altre galassie, probabilmente più deboli e meno massicce nelle vicinanze di UDFy-38135539, che hanno contribuito a rendere lo spazio intorno alla galassia trasparente. Senza questo ulteriore aiuto la luce della galassia, non importa quanto brillante, sarebbe rimasta intrappolata nella nebbia d’idrogeno che la circondava e noi non saremmo stati in grado di rilevarla", spiega il co-autore Mark Swinbank (Università di Durham).

Il co-autore Jean-Gabriel Cuby (Laboratorio d'Astrofisica di Marsiglia), osserva: "Studiare l'era della reionizazzione e della formazione delle galassie sta spingendo la capacità degli attuali telescopi e strumenti al limite, ma questo tipo di scienza diverrà routine quando lo European Extremely Large Telescope dell'ESO - che sarà il più grande telescopio ottico e nel vicino infrarosso al mondo - sarà operativo».

Note

[1] Un risultato precedente dell’ESO (eso0405) segnalava un oggetto ad una distanza più grande (con redshift di 10). Tuttavia, successivi lavori non sono riusciti a trovare un oggetto di luminosità simile in questa posizione, e le osservazioni più recenti con il telescopio spaziale Hubble della NASA sono state inconcludenti. L'identificazione di questo oggetto con una galassia a redshift molto alto non è più considerata valida dalla maggior parte degli astronomi.

[2] Quando l'universo si raffreddò dopo il Big Bang, circa 13,7 miliardi di anni fa, elettroni e protoni si combinarono formando idrogeno gassoso. Questo gas freddo e buio è stato il principale costituente dell'Universo durante la cosiddetta Età Oscura, quando non c'erano oggetti luminosi. Questa fase si concluse quando si formarono le prime stelle e la loro intensa radiazione ultravioletta ha lentamente reso trasparente questa nebbia di idrogeno scindendo gli atomi di idrogeno nuovamente in elettroni e protoni, un processo noto come reionizzazione. Questa epoca agli albori della storia dell'Universo è durata da circa 150 a 800 milioni anni dopo il Big Bang. Capire come sia accaduto il processo di reionizzazione e come si siano formate ed evolute le prime galassie, è una delle grandi sfide della cosmologia moderna.

[3] Queste osservazioni di Hubble sono descritte sul sito: http://www.spacetelescope.org/news/heic1001/

[4] Gli astronomi hanno principalmente due modi per trovare e misurare le distanze delle primissime galassie. Si possono acquisire immagini molto profonde attraverso filtri di colore diverso e misurare la luminosità di molti oggetti a diverse lunghezze d'onda. Si possono poi confrontarli con cosa ci si aspetterebbe da galassie di diversi tipi in vari momenti della storia dell'Universo. Questo è l'unico modo attualmente disponibile per scoprire queste galassie molto deboli ed è la tecnica impiegata dal team di Hubble. Ma questa tecnica non è sempre affidabile. Per esempio, quello che può sembrare essere la luce di una debole galassia molto distante, a volte può rivelarsi una banale, fredda stella nella nostra Via Lattea.

Una volta trovati gli oggetti candidati, le stime più attendibili della distanza (misurata come redshift) possono essere ottenute scomponendo la luce proveniente dall’oggetto candidato nei colori che la costituiscono, cercando i segni rivelatori di emissioni di idrogeno o di altri elementi nella galassia. Questo approccio spettroscopico è l'unico mezzo con cui gli astronomi possono ottenere le misure più affidabili e precise della distanza.

[5] Lo strano nome indica che è stato trovato nella zone di ricerca Ultra Deep Field  e il numero dà la sua precisa posizione nel cielo.

Ulteriori Informazioni

Il team è composto da M. D. Lehnert (Osservatorio di Parigi – Laboratorio GEPI / CNRS-INSU / Università di Parigi Diderot, Francia), N. P. H. Nesvadba (Instituto d'Astrofisica Spaziale/ CNRS-INSU / Università di Parigi-Sud, Francia), J.-G.Cuby (Laboratorio d'Astrofisica di Marsiglia/ CNRS-INSU / Università della Provenza, Francia), A. M. Swinbank (Università di Durham, GB), S. Morris (Università di Durham, GB), B. Clément (Laboratorio d'Astrofisica di Marsiglia / CNRS-INSU / Università della Provenza, Francia), C. J. Evans (UK Centro di Tecnologia Astronomica, Edinburgo, GB), M. N. Bremer (Università di  Bristol, GB) e S. Basa (Laboratorio d'Astrofisica di Marsiglia / CNRS-INSU / Università della Provenza, Francia).

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

• L'articolo della Ricerca: Nature paper
• Maggiori informazioni sulla reionizzazione: http://en.wikipedia.org/wiki/Reionization
• Simulazioni di Marcelo Alvarez della reionizzazione: http://www.cita.utoronto.ca/~malvarez/index.shtml

Contatti

Matthew Lehnert
Observatoire de Paris
France
Tel.: +33 1 45 07 76 11
E-mail: matthew.lehnert@obspm.fr

Nicole Nesvadba
Institut d'Astrophysique Spatiale
Tel.: +33 1 69 15 36 54
Cell.: +33 6 28 28 14 26
E-mail: nicole.nesvadba@ias.u-psud.fr

Mark Swinbank
Durham University
United Kingdom
Tel.: +44 191 334 3786
Cell.: +44 7920 727 126
E-mail: a.m.swinbank@durham.ac.uk

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1041.