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Che cosa illuminò il cosmo?

Che cosa produce più luce? Una città molto grande o più città minori? Certo, le città più grandi producono più luce ma è anche vero che i paesi piccoli sono più numerosi. Dunque, se capiamo come è distribuita la luminosità, allora saremo in grado di avere maggiori indizi, ad esempio, su come è strutturata una nazione. E’ quanto si stanno domandando, analogamente, gli astronomi in merito alla struttura dell’intero Universo: è possibile che la radiazione ultravioletta provenga da numerose galassie deboli o, invece, essa è correlata a un numero inferiore di quasar?

I quasar sono gli oggetti più brillanti che conosciamo. La loro intensa radiazione viene generata dal gas che cade verso il buco nero centrale. Le galassie possono contenere milioni o miliardi di stelle ma sono ancora deboli a confronto. Il fatto di capire se le galassie, che sono più piccole e più numerose, sovrastino in luminosità i quasar permetterà di avere nuovi indizi sul modo con cui l’Universo diede origine a quelle che sono oggi diventate le popolazioni stellari. Non solo, ma ciò aiuterà gli scienziati a calibrare in maniera più appropriata le misure dell’energia scura, quella enigmatica componente che sta causando una espansione accelerata dell’Universo, determinandone anche il suo destino ultimo. Per fare questo, gli astronomi stanno utilizzando un nuovo approccio che si basa su una tecnica già utilizzata in precedenza in base alla quale i quasar agiscono come “fari” per capire la struttura dello spazio cosmico. L’intensa luce dei quasar li rende facilmente identificabili anche a grandissime distanze, coprendo fino al 95% della distanza nell’Universo osservabile. Gli scienziati ritengono che studiare il modo con cui la radiazione interagisce con il gas idrogeno nel suo viaggio verso la Terra permetterà di rivelare le sorgenti principale della radiazione luminosa, anche se non si tratta necessariamente di quasar.

UCL: Illuminating illumination: what lights up the universe?
arXiv: Constraints on ionising photon production from the large-scale Lyman-alpha forest

This video shows light from a quasar, split into its different colours (or wavelengths). As the light travels through the universe towards the Earth, two things happen: first, the expansion of the universe causes the light to redshift (colours become redder and wavelengths become longer); second, the clouds of gas absorb some very specific colours of light, progressively eating chunks out of the full spectrum. Analysing the light when it arrives at Earth allows us to reverse-engineer the process and so understand the intervening clouds. Doing this for a million quasars should allow us to learn a great deal about the distribution of matter, including both the gas and the galaxies and quasars that bathe the gas in radiation.