Una fortuna davvero galattica

E’ stata scoperta la lente gravitazionale più distante (ossia, più lontana nel tempo). Essa mostra un bellissimo anello di Einstein, indicando un allineamento praticamente perfetto con qualcosa di ancora più lontano. Una bella fortuna. Ma, forse, non c’entra solo la fortuna.

Proviamo a guardare il cielo notturno ad occhio nudo. Chiudiamo un occhio. Prendiamo un dischetto di plastica e poniamolo davanti all’ unico occhio aperto. Esso copre molte stelle. A mano a mano che allunghiamo il braccio e allontaniamo il dischetto dal nostro occhio, il numero di stelle nascoste diminuisce sensibilmente. Se riuscissimo a portarlo a qualche chilometro da noi, probabilmente non darebbe più alcun fastidio.

Immaginiamo, adesso, di lavorare “in grande”. Prendiamo una galassia vicina e osserviamo attentamente se essa nasconde qualcosa dietro di lei. Facilmente sì, qualche galassia molto più lontana. Se la galassia che “nasconde” si allontana sempre di più, la probabilità che copra qualcosa di ancora più distante scende sensibilmente, sia perché dovrebbe scendere il numero di oggetti più lontani, sia perché le dimensioni della nostra galassia in movimento diventano più piccole.

Se arriviamo a un certo livello di distanza, le osservazioni “normali” non riescono più a informarci se esiste qualcosa dietro alla galassia che fa da dischetto. Essa diventa un oggetto apparentemente compatto e nasconde completamente ciò che le sta dietro (se vi è qualcosa dietro). Meno male che il Sig. Einstein ha “inventato” la teoria della relatività e la deformazione dello spazio-tempo! La luce di una galassia molto lontana, coperta completamente alla vista dalla galassia “dischetto”, riesce comunque a farsi notare.

I raggi luminosi che passano vicino ai bordi del dischetto vengono deviati dalla gravità di quest’ultimo e indirizzati verso l’osservatore, proprio come farebbe una lente. Non solo, l’immagine di ciò che è nascosto s’ingrandisce e permette una visibilità maggiore dello stesso oggetto rispetto a quella che avrebbe se fosse completamente “scoperto”. Stiamo parlando di lente gravitazionale, quel fenomeno previsto da Einstein e poi non solo confermato, ma usato normalmente per studiare oggetti talmente lontani che i nostri telescopi non potrebbero nemmeno vederli. Ne abbiamo parlato spesso, come QUI, QUI, QUIQUI e nei libri, ovviamente.

Una galassia vicina (o oggetti abbastanza massicci) riescono a mostrare ciò che non si potrebbe scorgere, diventando delle vere e proprie lenti d’ingrandimento. Non possiamo, però, pretendere troppo! Non si ha un’immagine “normale”, ma un anello di luce, come mostra la Fig. 1. L’oggetto lontano e nascosto si mostra tutt’attorno all’oggetto più vicino che funziona da lente. Poco male, ormai gli scienziati sanno come fare per ricostruire la vera forma di ciò che sta dietro. Non solo, però. Si sfrutta anche la deviazione della luce per determinare la massa della galassia-lente. Insomma, un bel colpo di fortuna!

lente gravitazionale
Figura 1. La galassia lontana GL non potrebbe essere vista dalla Terra, dato che è nascosta completamente dalla galassia GV più vicina. Tuttavia, la luce di GL che passa vicino a GV viene deviata e riesce a giungere sulla Terra. Questi raggi formano un’immagine apparente della GL a forma di anello.

Spieghiamoci meglio, riassumendo quanto detto precedentemente. Se la galassia lente è abbastanza vicina, è anche abbastanza facile che nasconda qualcosa (se è troppo vicina, però, non riesce a lavorare bene come lente per oggetti più lontani). Se, invece, è una galassia lontanissima, diventa ben più difficile che vi sia qualcosa dietro di lei. Sia per motivi di porzione di cielo coperta sia perché ormai potrebbe nascondere soltanto gli oggetti più antichi dell’Universo, ossia le prime galassie. Essendo nate a un certa distanza temporale dal Big Bang, se la galassia lente si avvicina troppo a questo momento, non dovrebbe avere più niente da nascondere. O, in altre parole, se riuscisse a nascondere qualcosa sarebbe proprio un bel colpo di fortuna!

anello di Einstein
Un bellissimo anello di Einstein osservato da Hubble. Fonte: ESA/Hubble & NASA

Eppure, ogni tanto si vince al superenalotto! E così è successo recentemente mentre si studiava in dettaglio una galassia molto lontana, la cui luce ha impiegato più di nove miliardi di anni per giungere a noi.  A un’analisi attenta, questa galassia mostrava qualche stranezza e le anomalie crescevano andando più a fondo. “Pulendo” un po’ l’immagine e togliendo la  luce diffusa delle stelle della galassia, il mistero si è chiarito facilmente. La galassia era circondata da un perfetto anello di Einstein. Malgrado fosse così lontana, riusciva a essere perfettamente allineata con una galassia ancora più lontana. Una galassia che non si sarebbe potuta vedere se osservata senza un dischetto messole davanti dalla Natura. Un colpo di fortuna micidiale.

Pensate che l’allineamento corrisponde a una separazione di solo un millimetro alla distanza di venti chilometri. Fortuna? Difficile a crederci. Sarebbe come vincere tre volte di fila al superenalotto! Mmmm… c’è del marcio in Danimarca! Fosse veramente il superenalotto, penseremmo subito a qualche strano “affare” malavitoso, a qualche fuga di notizia o a una estrazione pilotata. Nell’Universo non c’è malavita (come sappiamo ormai molto bene) e quindi questo colpo di fortuna deve dipendere da qualcosa che non avevamo ancora immaginato. Oltretutto, negli ultimi tempi ne sono state scoperte parecchie, anche se non così lontane.

la lente gravitazionale più lontana
L’immagine di Hubble che mostra la più lontana lente gravitazionale mai osservata. La struttura al centro dell’immagine è la galassia che fa da lente, mentre l’alone che la circonda è l’immagine apparente (anello di Einstein) della galassia ancora più lontana. Fonte: NASA/ESA/A. van der Wel.

In altre parole, parecchie galassie lontanissime mostrano un alone attorno a loro che si rivela essere un anello di Einstein o una sua forma leggermente distorta dal non perfetto allineamento. La ricostruzione della galassia nascosta corrisponde esattamente a quanto ci si sarebbe aspettato: una galassia giovane, appena nata, di piccole dimensioni. Insomma, una tipica galassia primordiale, quelle che un po’ alla volta avrebbero formato quelle più grandi. Tuttavia, essendo all’inizio della lunga storia dell’Universo, il loro numero avrebbe dovuto essere abbastanza ristretto. Senza troppi giri di parole: non dovevano essercene così tante da poter essere nascoste perfettamente (o quasi perfettamente) da una galassia più vicina, ma ancora di un’età uguale a solo un terzo della vita dell’Universo.

Le teorie di formazione galattica dovranno essere probabilmente riviste, accettando un  numero ben maggiore di galassie nane primordiali (non più grandi di un millesimo della nostra galassia), in cerca di sorelle per costruire qualcosa di sempre più maestoso e potente. Scegliendo lenti abbastanza lontane, si riuscirà a ingrandire e studiare un mondo pieno di cuccioli alla disperata ricerca di un amico, forse spaventati da tutto quel buio e quella nebbia che lentamente stava sparendo. Un telescopio per guardare lontanissimo, oltre la limitatezza dei nostri strumenti. Ma, nel contempo, un vero e proprio microscopio che scenda sempre più nei particolari. Dico qualcosa di molto sbagliato se mi sembra quasi di entrare all’interno di un atomo in formazione e vedere come le particelle si stiano agitando per combinarsi assieme? Infinito e zero si toccano sempre…

Il lavoro originale (gratis) si può scaricare QUI.

di Vincenzo Zappalà – tratto da: L’Infinito Teatro del Cosmo