Scoperti i mattoni primordiali dell’Universo

Le galassie primitive, i mattoni del Cosmo, erano solo ipotizzate, essendo invisibili ai nostri telescopi a causa della loro debolissima luminosità. Vi era bisogno di illuminarle in qualche modo. La ricerca, di cui parlo in questo articolo, potrebbe rappresentare una pietra miliare per lo comprensione della storia del primo Universo. E senza chiedere aiuto alla materia oscura…

Come i planetesimi sono considerati i mattoni fondamentali del Sistema Solare, così le prime galassie composte solo da gas erano teoricamente considerate i mattoni delle galassie odierne. Ma, mentre i primi sono stati visti e studiati (asteroidi, comete e meteoriti), i secondi sembravano invisibili ai nostri occhi tecnologici, data la luminosità praticamente nulla. Esse dovevano essere formate solo da gas (idrogeno e elio), dato che questo era l’unico materiale a disposizione, non essendosi ancora potuti formare gli elementi più pesanti.

Siamo nell’era oscura dell’Universo, quando si accendono le prime luci. Proprio l’unione delle galassie primordiali avrebbe creato le strutture più grandi e capaci di innescare le fusioni nucleari nelle loro stelle. Per continuare il paragone con i pianeti, possiamo metterla così: i planetesimi erano e sono oggetti in cui non è stata possibile la differenziazione: troppo piccoli. Unendosi insieme tra loro, però, hanno creato oggetti sufficientemente massicci da riscaldarsi a sufficienza, fondere il materiale e innescare il processo di differenziazione.

Le galassie primordiali erano troppo piccole per far nascere stelle al loro interno, ma la loro unione ha creato ammassi di gas sufficientemente massicci per evolversi in stelle e via dicendo. Anche se deboli ed elusivi, molti di questi mattoni galattici primordiali devono ancora essere visibili teoricamente e vanno cercati molto lontano nel Tempo. Ma come fare a notarli se non producono luce? Qui sta la genialità della ricerca del gruppo di ricerca dell’ESO. Basta cercarle dove esiste qualche luce “naturale” in grado di illuminarle. Banale! E quali sono le sorgenti violente e antiche necessarie per gettare luce su queste galassie timide e scontrose? I quasar, oggetti estremamente  energetici, nati proprio dall’unione di molti di questi planetesimi galattici.

Bisognava, allora, cercare nei dintorni degli antichi quasar e vedere se qualcosa veniva illuminato dalla loro luce. Detto, fatto. E grande successo fin dal primo tentativo!

La ricerca si è basata sull’analisi della luminosità fluorescente che doveva derivare dal gas inerte illuminato dalla luce ultravioletta di quasar vicini. La stessa cosa che capita quando una camicia bianca viene illuminata dalle lampade ultraviolette in un locale notturno.

Tutto ciò è stato possibile per mezzo del VLT, attraverso una serie di lunghe esposizioni. Il quasar prescelto è stato HE0109-3518 e la lunghezza d’onda quella tipica dell’idrogeno neutro eccitato dalla radiazione ultravioletta (radiazione Lyman-alpha, corretta del redshift del quasar (z=2.5)).

Ben 100 oggetti composti solo di gas sono stati scoperti, tutti residenti entro pochi milioni di anni luce dal quasar. Dopo un’attenta lettura, per eliminare quelli che probabilmente dovevano il loro debole chiarore a qualche stella che stava nascendo, si è estratto un gruppo di 12 galassie primordiali. Un senso di grande emozione mi prende quando penso che questi oggetti potrebbero rappresentare i mattoni che hanno costruito gli attori più grandi del nostro teatro. E forse risolvere  l’antico mistero relativo al dubbio: “E’ nato prima l’uovo o la gallina?”, riportato nel libro e tradotto in: “E’ nata prima la stella o la galassia?”.

La massa del gas contenuto in queste strutture arcaiche è circa un miliardo di volte quello del Sole. L’efficienza nel formare stelle al loro interno è cento volte minore di quella di una tipica galassia di età comparabile. Per poter convertire il loro gas in stelle, questi oggetti avrebbero bisogno di ben cento miliardi di anni. Meno male che hanno fatto in fretta a mettersi assieme: l’unione fa la forza!

galassie primitive invisibili
Quest’immagine profonda mostra la regione di cielo attorno al quasar HE0109-3518. Il quasar è identificato dal cerchietto rosso. La radiazione altamente energetica del quasar illumina le galassie scure e altrimenti invisibili. Dodici di queste sono evidenziate dai cerchietti blu. Esse sono essenzialmente prive di stelle, per cui non possono emettere luce propria. L’immagine combina osservazioni eseguite con il VLT e dati ottenuti dalla Digital Sky Survey 2. (Fonte: ESO, Digitized Sky Survey 2 e S. Cantalupo (UCSC))

Perché alcuni sono riusciti a unirsi e altri no? Beh… lo stesso capita nel Sistema Solare. Non tutti i planetesimi sono finiti sui pianeti. Molti mattoni vagano ancora liberi e ci permettono di studiare le fasi più antiche relative alla formazione della nostra casa cosmica. Lo stesso potrebbe essere valido per mattoni ben più grandi e fondamentali. L’Universo costruisce continuamente e non si ferma mai. Ma, nella sua “bontà” ci lascia qualche traccia per risalire ai meccanismi che ha utilizzato. Sempre che l’uomo continui a saper usare la propria intelligenza…

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25 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Citazione Originariamente Scritto da Vincenzo Zappalà Visualizza Messaggio
    Le galassie primitive, i mattoni del Cosmo, erano solo ipotizzate, essendo invisibili ai nostri telescopi a causa della loro debolissima luminosità. Vi era bisogno di illuminarle in qualche modo. La ricerca, di cui parlo in questo articolo, potrebbe rappresentare una pietra miliare per lo comprensione della storia del primo Universo. E senza chiedere aiuto alla materia oscura?...
    leggi tutto...
    Ehehehe... La materia oscura si sta.... Eclissando...

    Direi che il video di APOD di oggi casca a fagiolo..... Simula la formazione di una galassia, partendo da nuvole di gas e galassie come quelle dell'articolo. Qui, però, hanno utilizzato la materia oscura come aggregante...

  2. Enzo,
    non ho capito se la Quasar utilizzata è molto vecchia (lontana) o se le galassie esaminate sono rimaste primitive perchè non sono riuscite ad aggregarsi ad altre raggiungendo così la massa sufficiente a formare le stelle , come per l'esempio dei planetesimi ancora presenti nel nostro sistema solare?
    Red,
    come questa scoperta influenza la materia oscura?

  3. sì caro Red...il filmato è stato probabilmente inserito proprio per la notizia "bomba" che sta girando. Ovviamente un po' di prezzemolo (ops... materia oscura!) ci vuole sempre: fa fine e non impegna...

  4. Citazione Originariamente Scritto da Gaetano M. Visualizza Messaggio
    Enzo,
    non ho capito se la Quasar utilizzata è molto vecchia (lontana) o se le galassie esaminate sono rimaste primitive perchè non sono riuscite ad aggregarsi ad altre raggiungendo così la massa sufficiente a formare le stelle , come per l'esempio dei planetesimi ancora presenti nel nostro sistema solare?
    Red,
    come questa scoperta influenza la materia oscura?
    caro gaetano,
    ovviamente il quasar ha la stessa età delle nubi senza stelle (come potrebbe altrimente illuminarle) e lo dice la sua distanza dalle galasie nascenti. Quelle galassie sono appena nate (almeno così le vediamo noi oggi), ma non è detto che in seguito non si siano aggregate (diamo tempo a ltempo e aspettiamo che la luce viaggi). Quando la luce è partita non avevano ancora formato stelle...tutto qui. E chiamalo poco!!! Il paragone con i planetesimi è parziale. Esse sono state i blocchi iniziali come i planetesimi. Oggi noi sappiamo che esistono ancora planetesimi liberi, ma non possiamo sapere certamente se esistono galassie immature. La loro luce è relativa a 13 miliardi di anni fa. Qualcuna sì, come dicono quelle satelliti della nostra (vedi articolo sui fossili), ma hanno subito una pulizia esterna. Il fatto di non vedere galassie fatte solo din gas nell'Universo vicino, ci dice che i mattoni non ci sono più...
    La materia oscura c'entra poco con questa scoperta, ma viene tirata in ballo come aiuto per aggregare gli ammassi di gas...

  5. Citazione Originariamente Scritto da Raf12 Visualizza Messaggio
    Quindi affichè le quasar illuminino queste nubi devono trovarsi vicino ad esse o anche più lontano, giusto?
    devono essere vicine... se no come fanno a illuminarle?

  6. Caro Enzo,
    grazie per la disponibilità, come sempre. Si può sapere la distanza della Quasar?
    Il dubbio mi era venuto proprio pensando al tuo articolo sui "fossili"...

  7. Citazione Originariamente Scritto da Raf12 Visualizza Messaggio
    Si mi era sorto il dubbio ma quindi anche la via lattea probabilmente all'inizio era una nube senza stelle?
    sicuramente sì, come tutte le altre. Ma allora non era ancora una vera galassia, solo un embrione che sarebbe cresciuto e avrebbe creato stelle

  8. Citazione Originariamente Scritto da Gaetano M. Visualizza Messaggio
    Caro Enzo,
    grazie per la disponibilità, come sempre. Si può sapere la distanza della Quasar?
    Il dubbio mi era venuto proprio pensando al tuo articolo sui "fossili"...
    non viene detto esplicitamente...ma direi intorno ai 13 miliardi anni luce. Anzi, no! La loro luce ha impiegato 13 miliardi di anni per arrivare fino a noi e così pure quella riflessa dalle galassie primordiali.