La formazione di stelle e galassie nell’universo primordiale

L’esplorazione delle primissime galassie rimane una sfida significativa nell’astronomia moderna. Non sappiamo, infatti, quando o come esse si formarono nell’universo primordiale. Ora, nuovi risultati del telescopio spaziale Hubble suggeriscono che la formazione delle prime stelle e galassie ebbe luogo prima di quanto si pensasse.

Un team di ricercatori europei, guidato da Rachana Bhatawdekar dell’Agenzia spaziale europea, ha iniziato a studiare la prima generazione di stelle nell’universo primordiale. Conosciute come stelle di Popolazione III, sono state forgiate dal materiale primordiale emerso dal Big Bang. Sono le stelle più vecchie dell’universo e oggi si considerano ormai estinte; contenevano idrogeno, elio e litio, gli unici elementi che esistevano prima che i processi nei nuclei potessero creare elementi più pesanti, come ossigeno, azoto, carbonio e ferro.

Bhatawdekar e il suo team hanno esplorato l’Universo primordiale da circa 500 milioni a 1 miliardo di anni dopo il Big Bang studiando l’ammasso MACSJ0416 e il suo campo parallelo con il telescopio spaziale Hubble (con dati di supporto dello Spitzer Space Telescope della Nasa e del Very Large Telescope dell’Eso, non riuscendo a trovare prove della loro esistenza.

Il risultato è stato ottenuto utilizzando la Wide Field Camera 3 e l’Advanced Camera for Surveys del Telescopio spaziale, nell’ambito del programma Hubble Frontier Fields. Questo programma (che ha osservato sei ammassi di galassie distanti), ha prodotto le osservazioni più profonde mai fatte di ammassi di galassie, comprese quelle situate dietro di esse che sono state ingrandite dall’effetto della lente gravitazionale, rivelando così le galassie da 10 a 100 volte più deboli di qualsiasi altra osservata in precedenza.

Bhatawdekar e il suo team hanno sviluppato una nuova tecnica che rimuove la luce dalle galassie in primo piano  che costituiscono queste lenti gravitazionali. Ciò ha permesso loro di scoprire galassie con masse inferiori rispetto a quelle mai osservate in precedenza con Hubble, a una distanza corrispondente a quando l’Universo aveva meno di un miliardo di anni. A questo punto nel tempo cosmico, la mancanza di prove per popolazioni stellari esotiche e l’identificazione di molte galassie a bassa massa sostiene il suggerimento che queste galassie sono i candidati più probabili per la reionizzazione dell’Universo.

“Questi risultati hanno profonde conseguenze astrofisiche poiché dimostrano che le galassie devono essersi formate molto prima di quanto pensassimo”, ha affermato Bhatawdekar. “Ciò supporta anche fortemente l’idea che le galassie a bassa massa / deboli nell’Universo primordiale siano responsabili della reionizzazione“, conclude.