Galassie senza stelle: che fine ha fatto l’idrogeno primordiale?

Tutti sanno che l’idrogeno è l’elemento più abbondante dell’Universo. Esso rappresenta il 75% della materia ordinaria ed è presente principalmente nelle stelle. Nonostante le stelle siano estremamente calde, esse si formano dalla contrazione gravitazionale di nubi di gas fredde, composte essenzialmente da idrogeno, fino a quando l’azione della forza di gravità causa condizioni di temperature elevate che accendono, per così dire, le prime reazioni di fusione nucleare in cui gli atomi fondono per produrre energia che poi vediamo sottoforma di luce.

Da qualche tempo, gli astronomi stanno tentando di rivelare queste nubi di gas fredde nelle regioni più remote dell’Universo dove ci si aspetta che la distribuzione di gas sia più abbondante poiché deve essere ancora consumato dalla formazione delle stelle. Stephen Curran della University of Sydney’s School of Physics e CAASTRO (ARC Centre for All-sky Astrophysics), assieme a Matthew Whiting del CSIRO Astronomy and Space Science, hanno analizzato questo problema costruendo un modello che mostra come un buco nero supermassiccio, che risiede in ogni nucleo galattico, sia in grado di ionizzare tutto il gas circostante persino nelle galassie più grandi. In queste condizioni, quando cioè gli elettroni sono stati strappati agli atomi, il gas è estremamente eccitato e perciò non porta al collasso gravitazionale della nube da cui si possono formare nuove stelle. Nel loro articolo, Curran e Whiting mostrano come l’estrema radiazione ultravioletta che viene prodotta dalla materia, mentre si accresce quasi alla velocità della luce attorno al buco nero, sia sufficiente a ionizzare tutto il gas nelle galassie di grandi dimensioni. E’ probabile che persino SKA (Square Kilometer Array) non sarà in grado di rivelare le regioni di formazione stellare presenti in queste galassie distanti. Ad ogni modo, ci si aspetta, invece, che il gigantesco radiotelescopio possa rivelare il gas a basse temperature, laddove non sono in grado di arrivare i telescopi ottici, da cui si sono originate le stelle e le galassie che possiamo ammirare oggi.

arXiv: Complete ionisation of the neutral gas: why there are so few detections of 21-cm hydrogen in high redshift radio galaxies and quasars