Comunicato Stampa

Una galassia dall'aspetto vissuto in un Universo giovane

ALMA e VLT indagano una galassia sorprendemente polverosa ed evoluta

02 Marzo 2015

Una delle galassie più distanti mai osservate ha fornito agli astronomi la prima rilevazione di polvere in un sistema di formazione stellare così lontano e la seducente prova della rapida evoluzione delle galassie dopo il Big Bang. Le nuove osservazioni hanno usato ALMA per raccogliere il debole bagliore della polvere fredda nella galassia A1689-zD1 e il VLT dell'ESO per misurarne la distanza.

Un'equipe di astronomi, guidata da Darach Watson, dell'Università di Copenhagen, ha usato lo strumento X-shooter installato sul telescopio VLT (Very Large Telescope), insieme con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) per osservare una delle galassie più giovani e più lontane. Si sono sorpresi di scoprire un sistema molto più evoluto del previsto, con una frazione di polvere simile a una galassia molto più matura, come la Via Lattea. Questa polvere è fondamentale per la vita, perchè serve per formare i pianeti, le molecole complesse e le stelle normali.

L'oggetto dell'osservazione è noto come A1689-zD1 [1]. È osservabile solo grazie al fatto che la sua luminosità è amplificata più di nove volte da una lente gravitazionale formata da uno spettacolare ammasso di galassie, Abell 1689, che si trova tra la giovane galassia e la Terra. Senza l'assistenza della forza di gravità, il bagliore di questa galassia molto fioca sarebbe troppo debole per essere visto.

Vediamo A1689-zD1 quando l'Universo aveva solo circa 700 milioni di anni - il cinque per cento della sua età attuale [2]. È un sistema relativamente modesto - molto meno massiccio e luminoso di molti altri oggetti già studiati in questa fase dell'Universo primordiale e dunque un esempio più tipico di galassia di quell'epoca.

A1689-zD1 viene osservata com'era durante il periodo della re-ionizzazione, quando le prime stelle portarono un'alba cosmica, illuminando per la prima volta un Universo immenso e trasparente e terminando così la stagnazione prolungata del Medioevo Cosmico. Dovrebbe apparire come un sistema appena formato, ma la galassia ha sopreso gli osservatori con la sua ricca complessità chimica e l'abbondanza di polvere interstellare.

"Dopo aver confermato la distanza della galassia con il VLT," ha dichiarato Darach Watson, "ci siamo resi conto che era già stata osservata con ALMA. Non ci aspettavamo di trovare molto, ma posso dirvi che eravamo veramente emozionati quando ci siamo resi conto che non solo ALMA l'aveva osservata, ma che c'era un chiaro segnale. Uno dei principali scopi dell'Osservatorio ALMA era di scovare le galassie nell'Universo primordiale grazie all'emissione del gas freddo e delle polvere - ed eccola lì!"

Questa galassia era un infante dal punto di visto cosmico, ma ha dimostrato di essere precoce. In quest'epoca ci si aspettava una mancanza degli elementi chimici più pesanti - tutto ciò che pesa più di idrogeno e elio, definito in astronomia come metallo. Questi vengono prodotti nel ventre stellare e sparsi in giro quando la stella esplode o comunque termina la propria vita. Questo processo deve essere ripetuto per molte generazioni stellari per produrre un'abbondanza significativa di elementi più pesanti come carbonio, ossigeno e azoto.

Sorprendentemente, la galassia A1689-zD1 sembrava emettere tanta radiazione nell'infrarosso lontano [3], indicando che aveva già prodotto molte delle sue stelle e una quantità notevole di metalli e non solo conteneva polvere, ma aveva anche un rapporto tra gas e polvere simile a quello di galassie più mature.

"Anche se l'origine esatta della polvere galattica rimane oscura", spiega Darach Watson, "la nostra scoperta indica che la produzione avviene molto rapidamente, entro 500 milioni di anni dall'inizio della formazione stellare nell'Universo - un intervallo molto breve su scala cosmologica, dato che la maggior parte delle stelle vive per miliardi di anni."

Questi risultati suggeriscono che A1689-zD1 abbia formato stelle a un tasso moderato ma continuo da circa 560 milioni di anni dopo il Big Bang, oppure che ha attraversato un periodo di formazione stellare estrema e molto rapida prima di entrare in una fase di declino.

Prima di questo risultato c'era una certa preoccupazione tra gli astronomi che queste galassie lontane non sarebbero state rilevabili in questo modo, ma A1689-zD1 è stata vista in un'osservazione di ALMA molto breve.

Kirsten Knudsen (Chalmers University of Technology, Sweden), coautrice dell'articolo, aggiunge, "Questa incredibile galassia polverosa aveva fretta di completare la sua prima generazione di stelle. In futuro, ALMA potrà aiutarci a trovare più galassie come questa, e imparare cosa le rende così precoci."

Note

[1] Questa galassia era stata già notata in immagini di Hubble, e si sospettava che fosse molto distante, ma la distanza non poteva essere misurata con precisione in quel momento.

[2] Questo corrisponde a un redshift di 7,5.

[3] La lunghezza d'onda di questa radiazione viene stirata dall'espansione dell'Universo fino ad arrivare nella banda millimetrica quando la radiazione raggiunge la Terra e può quindi essere rilevata da ALMA.

Ulteriori Informazioni

il risultato è stato presentato nell'articolo “A dusty, normal galaxy in the epoch of reionization” di D. Watson et al., che verrà pubblicato online dalla rivsta Nature il 2 marzo 2015.

L'equipe è composta da D. Watson (Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, Danimarca), L. Christensen (University of Copenhagen), K. K. Knudsen (Chalmers University of Technology, Svezia), J. Richard (CRAL, Observatoire de Lyon, Saint Genis Laval, Francia), A. Gallazzi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Firenze, Italia) e M. J. Michalowski (SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1508.