Guarda! Gli astronomi potrebbero aver appena scoperto la galassia più lontana di sempre

Anche quello un telescopio potente come il Subaru Telescope, HD1 è solo un granello di luce – un minuscolo granello che, se è quello che pensiamo che sia, potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione dell’universo.

La scoperta – HD1 è una galassia candidata: prove evidenti dimostrano che è più che probabile una galassia. In un paio di articoli pubblicati giovedì nel Giornale astrofisico e il Avvisi mensili delle lettere della Royal Astronomical Societygli scienziati affermano che questa galassia candidata potrebbe essere l’oggetto astronomico più distante che abbiamo mai visto.

HD1 è così distante, infatti, che si estende fino a un’epoca in cui l’universo aveva meno di un miliardo di anni.

La galassia è strana: per qualcosa che dista 13,5 miliardi di anni luce, è più luminosa di quanto dovrebbe essere. Eppure potrebbe essere la chiave per comprendere l’universo primordiale, così come le prime stelle e le prime galassie.

Presenta un nuovo mistero cosmico da risolvere per un telescopio come il James Webb Space Telescope o il Chandra X-Ray Observatory.

Ecco lo sfondo – Nel 2021, un gruppo di astronomi ha pubblicato un articolo su Arxiv.org su una caccia alle galassie ad alto redshift. L’alto redshift si riferisce al modo in cui la luce appare nell’universo: qualcosa che mostra il blueshift si sta avvicinando a noi, mentre il redshift significa che si sta allontanando da noi. Un oggetto con un elevato redshift è molto lontano da noi.

I ricercatori hanno identificato due galassie candidate con uno spostamento verso il rosso estremamente elevato, chiamate HD1 e HD2. Trovarli ha richiesto 1.200 ore di osservazione del cielo utilizzando quattro potenti osservatori: il telescopio Subaru, il telescopio VISTA, il telescopio a infrarossi del Regno Unito e il telescopio spaziale Spitzer.

Se le stime della distanza sono corrette, allora HD1 sarebbe la galassia più distante mai registrata e rappresenterebbe una delle prime generazioni di galassie nell’universo. In effetti, HD1 e HD2 potrebbero essere tra le galassie che hanno vomitato gas idrogeno ionizzato nel mezzo interstellare, lasciando lo spazio “chiaro” come lo vediamo oggi. Prima di questa fuoriuscita di gas, l’universo potrebbe essere considerato più nuvoloso e opaco, il che significherebbe che se qualcuno fosse vivo in quel momento, il suo telescopio nel cortile sarebbe più o meno inutile.

Cosa c’è di nuovo – Quel preprint di Arxiv è ora il documento pubblicato in Giornale astrofisico oggi. E in un foglio a parte, quello in MNRASgli scienziati cercano di determinare che cosa HD1 sembra davvero.

Lo dice il coautore dello studio Avi Loeb, un astrofisico dell’Università di Harvard Inverso che HD1 sembra essere molto luminoso, il che significa che è probabilmente una delle due possibilità eccezionali: una piccola galassia piena di una popolazione di stelle luminose di prima generazione, o un buco nero supermassiccio che la circonda.

“Se questo è un buco nero, è il primo che abbiamo visto”, dice Loeb.

HD1 in tutto il suo splendore rosso. HARIKANE E AL.

Come hanno fatto – Loeb e i suoi colleghi hanno analizzato ogni punto di dati su cui potevano mettere le mani a che fare con HD1. Hanno scoperto che HD1 è molto luminoso nello spettro ultravioletto con un elevato spostamento verso il rosso.

La maggior parte delle galassie dopo la nascita dell’universo erano piccole, compatte, galassie nane – una conseguenza dell’esistenza di poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo era più caldo e denso di oggi. Queste piccole galassie erano anche meno luminose delle galassie odierne, con meno spazio per stelle grandi e luminose.

“Poiché avevano una massa così piccola, gli effetti della formazione di stelle al loro interno avrebbero potuto causare molti danni, nel senso di spingere fuori il gas”, afferma Loeb.

HD1 e HD2 sono al redshift 13, che corrisponde all’incirca a 13,5 miliardi di anni luce di distanza o appena 300 milioni di anni dopo la formazione dell’universo.

“Se un oggetto si trova a un redshift di 13, significa che l’universo era più piccolo di un fattore 14 in quel momento, un ordine di grandezza più piccolo”, afferma Loeb.

Ciò rende la prima teoria sull’HD1 incredibile, se vera. Se questa galassia fosse piena di formazione stellare in un momento in cui quel tipo di attività avrebbe dovuto essere raro, Loeb sospetta che presto potremmo trovarne di più simili a HD1, costringendo gli astronomi a ripensare ad alcune delle loro teorie sull’universo primordiale.

Anche l’ipotesi del buco nero supermassiccio non è slouch. Si ritiene che tutte le grandi galassie abbiano buchi neri supermassicci al centro, ma il modo in cui si formano questi colossi è poco noto. Se HD1 ha un buco nero supermassiccio, allora sarebbe probabilmente un quasar, un buco nero supermassiccio al centro di una galassia che divora rapidamente la materia circostante e poi la espelle in piena luce.

Risolvere questo mistero cosmico è dove entrano in gioco i grandi telescopi.

Timeline dell’universo, con HD1 segnato in posizione. Harikane et al., NASA, EST e P. Oesch/Yale.

Qual è il prossimo – Ci sono due modi per guardare al candidato della galassia che potrebbe dire di cosa si tratta, dice Loeb.

Uno: Un telescopio a raggi X guarderebbe HD1 e ne determinerebbe la produzione di energia. Questo ci parlerebbe della natura dell’oggetto e confermerebbe se si tratta di un buco nero. Loeb afferma che sia l’osservatorio a raggi X Chandra della NASA che l’Imaging X-ray Polarimetry Explorer, lanciato di recente, sarebbero in grado di scoprire questi dettagli.

Due: Il James Webb Space Telescope è attrezzato per fissare l’universo primordiale. Potrebbe essere in grado di osservare HD1 e altre galassie candidate ad alto spostamento verso il rosso e avere un’idea dei loro spettri. Ciò potrebbe fornire indizi sulla sua struttura: se rimane una singola sorgente puntiforme, è molto probabile che sia un quasar luminoso invece di una galassia piena di stelle.

Presumendo che queste osservazioni confermino la teoria del buco nero supermassiccio, la luminosità del quasar può anche dire molto agli astronomi sulla massa del buco nero. Se la teoria della galassia piena di stelle regge, possiamo fare un simile “peso” e dedurre il numero di stelle che dovrebbe contenere per emettere la luce che vediamo oggi.

Dato che Webb si sta preparando a rivelare l’universo in modi senza precedenti, potrebbe presto dare un’occhiata più da vicino a HD1 e ciò che rivela potrebbe essere un importante pezzo di puzzle per rivelare la vera natura dell’universo primordiale.

Leave a Comment