Gli astronomi hanno appena identificato la galassia più distante mai scoperta

Un oggetto rosso brillante nell’Universo primordiale è stato identificato come la galassia più distante scoperta fino ad oggi.

È, gli astronomi hanno rivelato, una galassia che esisteva solo 330 milioni di anni dopo il Big Bang.

La sua debole luce, allungata dall’espansione dell’Universo, ha dovuto viaggiare per 13,5 miliardi di anni luce per raggiungerci, qui sulla Terra.

Gli scopritori hanno chiamato la galassia HD1 e rappresenta una sorta di mistero. Gli scienziati non sono del tutto sicuri di cosa sia la galassia: se si tratti di una galassia starburst, in fermento con la formazione stellare, o di un quasar, con un enorme buco nero supermassiccio attivo al centro.

Se è quest’ultimo, la crescita del buco nero fino a raggiungere dimensioni supermassicce così presto dopo che l’Universo è apparso in esistenza rappresenta una sfida per i modelli di formazione ed evoluzione dei buchi neri.

“Rispondere a domande sulla natura di una sorgente così lontana può essere difficile”, afferma l’astrofisico Fabio Pacucci dell’Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics.

“È come indovinare la nazionalità di una nave dalla bandiera che sventola, mentre si è lontani dalla riva, con la nave in mezzo a una burrasca e una fitta nebbia. Si possono forse vedere alcuni colori e forme della bandiera, ma non nella loro interezza In definitiva è un lungo gioco di analisi ed esclusione di scenari non plausibili”.

Rilevare oggetti dall’Universo primordiale è estremamente difficile. Anche i quasar, gli oggetti più luminosi dell’intero cosmo, sono oscurati nelle vaste distese dello spazio-tempo, al punto che i nostri telescopi più potenti faticano a captare la loro luce.

HD1 è stato scoperto come parte di un’indagine per scoprire le galassie all’inizio dell’Universo, i cui risultati sono dettagliati in un documento accettato per la pubblicazione in Il diario astrofisicoe disponibile anche su arXiv.

Un’analisi di HD1 e di una seconda galassia chiamata HD2, quasi altrettanto distante, è stata accettata nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Societyed è anche disponibile su arXiv.

L’indagine ha impiegato quattro potenti telescopi ottici e infrarossi: il telescopio Subaru, il telescopio VISTA, il telescopio a infrarossi del Regno Unito e il telescopio spaziale Spitzer. Insieme, hanno accumulato oltre 1.200 ore di tempo di osservazione, scrutando l’Alba Cosmica per cercare la luce nell’Universo primordiale.

“È stato un lavoro molto duro trovare l’HD1 tra più di 700.000 oggetti”, afferma l’astronomo Yuichi Harikane dell’Università di Tokyo in Giappone.

“Il colore rosso di HD1 corrispondeva sorprendentemente bene alle caratteristiche attese di una galassia a 13,5 miliardi di anni luce di distanza, dandomi un po’ di pelle d’oca quando l’ho trovato”.

Il colore rosso è noto come spostamento verso il rosso e si verifica quando una fonte di luce si allontana da noi. Ciò fa sì che la lunghezza d’onda della luce proveniente da quella sorgente aumenti verso l’estremità più rossa dello spettro elettromagnetico, motivo per cui si chiama redshifting.

Poiché l’Universo si sta espandendo, altre galassie sembrano essere spostate verso il rosso; maggiore è la distanza nello spazio-tempo, maggiore è il redshift. Questo effetto consente agli astronomi di calcolare la distanza percorsa dalla luce per raggiungerci.

Ma la luce di HD1 è confusa. È estremamente luminoso nelle lunghezze d’onda dell’ultravioletto, il che suggerisce che all’interno della galassia stesse avvenendo un processo molto energetico. All’inizio, i ricercatori pensavano che si trattasse di una normale attività di esplosione di stelle, fino a quando non hanno calcolato il numero di stelle che avrebbero dovuto formarsi per produrre così tanta luce.

Il numero era incredibilmente alto, oltre 100 stelle all’anno. Questo è 10 volte più alto del previsto per una galassia nell’Universo primordiale. Questa tensione potrebbe essere risolta, tuttavia, se le stelle che stanno nascendo non fossero le stesse che vediamo nascere oggi.

“La primissima popolazione di stelle che si è formata nell’Universo era più massiccia, più luminosa e più calda delle stelle moderne”, afferma Pacucci.

“Se assumiamo che le stelle prodotte in HD1 siano queste prime, o le stelle di Popolazione III, le sue proprietà potrebbero essere spiegate più facilmente. In effetti, le stelle di Popolazione III sono in grado di produrre più luce UV rispetto alle stelle normali, il che potrebbe chiarire l’estremo luminosità ultravioletta di HD1.”

L’altra opzione è se la galassia fosse un quasar. È l’abbreviazione di “sorgenti radio quasi stellari” – il risultato incredibilmente luminoso di un nucleo galattico attivo, con un buco nero supermassiccio che divora materiale a una velocità tale che il calore ha generato bagliori di luce in tutto l’Universo.

Per produrre la luce osservata, il buco nero supermassiccio dovrebbe essere circa 100 milioni di volte la massa del Sole, calcola il team.

Quella dimensione sfida seriamente i modelli di crescita dei buchi neri supermassicci. È molto choky, molto presto nell’Universo.

“Formatosi poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, un buco nero nell’HD1 deve essere cresciuto da un enorme seme a una velocità senza precedenti”, afferma l’astrofisico Avi Loeb di Harvard e dello Smithsonian Center for Astrophysics.

“Ancora una volta, la natura sembra essere più fantasiosa di noi.”

Il team spera che le future osservazioni con il James Webb Space Telescope, una macchina ottimizzata per scrutare nell’Universo primordiale, riveleranno la natura di questa misteriosa luce dell’alba.

La ricerca è stata accettata Il diario astrofisico e il Avvisi mensili della Royal Astronomical Society. I documenti possono essere trovati su arXiv qui e qui.

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