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La risoluzione limite dell’Universo

Siamo in grado di definire le dimensioni del puntino che compone il punto interrogativo? Che succede se ci spostiamo di qualche metro? Il dettaglio più fine che l’occhio umano è in grado di distinguere è la dimensione di un punto alla distanza di un metro: stiamo parlando di “risoluzione angolare”. La risoluzione migliore di un sistema ottico, come l’occhio, è data approssimativamente dal rapporto tra la lunghezza d’onda della luce incidente e la dimensione dell’apertura del sistema attraverso cui passa la luce. In astronomia, il concetto di risoluzione funziona allo stesso modo. Ciò spiega come mai si costruiscono telescopi sempre più grandi: non solo i telescopi più grossi raccolgono più luce, e perciò possono osservare sempre più lontano nello spazio, ma più grande è l’apertura dello strumento e, in linea di principio, migliore risulterà l’immagine. Oggi, però, un nuovo studio pubblicato da Eric Steinbring del National Research Council Canada suggerisce che l’Universo abbia in realtà una sorta di “risoluzione limite fondamentale”: in altre parole, non saremo mai in grado di vedere le galassie più distanti, così chiaramente come vorremmo, a prescindere dalle dimensioni del telescopio. Continua a leggere La risoluzione limite dell’Universo

Come ti ‘aiuto’ a formare le stelle

Gli astronomi hanno osservato tassi di formazione stellare estremamente elevati nelle galassie distanti, il che introduce una sorta di mistero: come si possono raggiungere questi numeri così elevati? In un articolo apparso su Astrophysica Journal Letters, un gruppo di scienziati propone che queste straordinarie attività potrebbero essere spiegate da un processo di alimentazione dovuto ai nuclei attivi che risiedono nel centro delle galassie. Continua a leggere Come ti ‘aiuto’ a formare le stelle

LMT svela le regioni oscurate di formazione stellare nelle galassie distanti

Un gruppo di astronomi, interessati a stimare il tasso di formazione stellare nelle galassie distanti, in particolare quelle che sono avvolte in nubi di polvere che oscurano le regioni più centrali, rendendole perciò difficili da osservare, hanno pubblicato i risultati delle loro ricerche fornendo un quadro alquanto accurato di ciò che è accaduto circa 4 miliardi di anni. Le osservazioni sono state realizzate da un gruppo di ricercatori guidati dai colleghi della University of Massachusetts Amherst, in collaborazione con l’Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) del Messico, grazie al telescopio Large Millimeter Telescope Alfonso Serrano (LMT) e al suo strumento Redshift Search Receiver.

UMass Amherst: New Telescope Lets Astronomers Peer into Distant Galaxies’ Star-Forming Centers

arXiv: Early Science with the Large Millimeter Telescope: Exploring the Effect of AGN Activity on the Relationships Between Molecular Gas, Dust, and Star Formation

Gli astronomi danno la caccia alle galassie più remote dell’Universo

Grazie al fenomeno della lente gravitazionale, gli astronomi dell’Università dell’Arizona utilizzeranno, per così dire, gli ammassi di galassie per esplorare le regioni più remote dello spazio rispetto a quanto possano fare i telescopi in modo da catturare la luce delle prime stelle e delle prime galassie che si stavano formando in seguito al collasso gravitazionale del gas e della materia scura.

Grazie ad un fondo di 600 mila dollari della National Science Foundation, la professoressa Ann Zabludoff e il suo gruppo presso lo Steward Observatory, e altri ricercatori stanno lavorando per trovare e analizzare queste lenti gravitazionali cosmiche. “Stiamo parlando di qualcosa veramente all’alba dei tempi, quasi 13 miliardi di anni fa” dichiara Zabludoff. Da un pò di tempo, gli astronomi stanno tentando di ricostruire la storia cosmica, rivelando le prime stelle e galassie che si formarono subito dopo il Big Bang a partire dalle particelle subatomiche chiamate barioni. “Ciò che sappiamo sulla distribuzione del gas nell’Universo primordiale è che esso appare come una meravigliosa ragnatela perciò è naturale immaginare che le galassie si formino negli interstizi di questi filamenti mentre i barioni, incluso il gas, vengono attratti dalla galassia. Il punto è che queste galassie sono estremamente distanti e molto deboli” spiega Zabludoff. Per rivelare queste galassie remote gli astronomi utilizzano un metodo che fu introdotto da Fritz Zwicky e che si basa sulla relatività generale: la lente gravitazionale.

Ora, proprio come le lenti ottiche, due o più lenti gravitazionali lungo la linea di vista potrebbero sommare i loro effetti in modo tale da ulteriormente ingrandire una regione di cielo che apparirebbe più piccola se fosse dovuta ad una singola lente gravitazionale. In generale, trovare dei sistemi cosi massicci è molto raro e le probabilità di averli allineati lungo la linea di vista risulta ancora più raro. Nonostante ciò, il gruppo di Zabludoff è andato oltre cercando dai dati in archivio delle survey passate quali regioni del cielo fossero caratterizzate dalla presenza di ammassi di galassie massicci e allineati con la linea di vista tali da creare quegli effetti ideali dovuti al fenomeno della lente gravitazionale. Utilizzando i dati del Giant Magellan Telescope in Cile e del Multiple Mirror Telescope in Arizona, Zabludoff ha iniziato ad analizzare 10 regioni interessanti dove l’ingrandimento dell’area del cielo osservata risulta di gran lunga maggiore rispetto a quanto ci si aspetta dagli effetti prodotti da un singolo ammasso. Insomma, grazie a questo metodo potremmo essere prossimi ad osservare per la prima volta la formazione delle prime stelle e delle prime galassie.

[Press release: Seeking the Earliest Galaxies with Cosmic Telescopes]

ArXiv: Optimal Mass Configurations for Lensing High-Redshift Galaxies

Hubble si spinge verso l’eXtremità dell’Universo

L’immagine ultra profonda realizzata dal telescopio spaziale Hubble e denominata Hubble Ultra Deep Field copre una piccolissima area di cielo nella direzione della costellazione della Fornace. Dopo aver elaborato i dati raccolti tra il 2003 e il 2004, gli astronomi hanno potuto ammirare migliaia di galassie, sia vicine che distanti, ottenendo così l’immagine più profonda dell’Universo. Ma la recente immagine denominata Hubble eXtreme Deep Field (XDF) è ancora più profonda e contiene circa 5500 galassie nonostante il suo piccolissimo campo di vista. In questa immagine si possono osservare galassie a spirale e galassie enormi e particolarmente rosse che sono il risultato di drammatiche collisioni con altre galassie e dove i processi di formazione stellare si sono arrestati. Inoltre, si possono notare galassie più piccole e più deboli che rappresentano quei siti cosmici da dove si sono successivamente sviluppate le galassie che osserviamo oggi. Insomma, in questa immagine è rappresentata la storia cosmica delle galassie da quelle primordiali a quelle che osserviamo nell’Universo attuale. “La XDF è l’immagine più profonda del cielo mai realizzata dove possiamo osservare le galassie più deboli e più distanti” dichiara Garth Illingworth della University of California a Santa Cruz e investigatore principale del programma Hubble Ultra Deep Field 2009 (HUDF09). “Si ritiene che la galassia più giovane che siamo in grado di osservare nell’immagine XDF esisteva già quando l’Universo aveva una età di circa 450 milioni di anni”. Prima che venisse lanciato il telescopio spaziale Hubble nel 1990, gli astronomi potevano rivelare la luce di galassie distanti circa 7 miliardi di anni-luce, perciò non era possibile ricostruire la storia dell’evoluzione cosmica delle galassie. Hubble, invece, aprì una nuova finestra sull’Universo e permise agli astronomi di avere tutte quelle informazioni fondamentali sulle galassie primordiali fornendo per la prima volta una chiara evidenza osservativa sul fatto che l’Universo sta veramente cambiando man mano che evolve nel tempo. Fra qualche anno, il successore di Hubble farà ancora meglio. Uno degli obiettivi scientifici della missione del telescopio spaziale James Webb sarà quello di esplorare l’Universo nella banda infrarossa dello spettro elettromagnetico andando sempre più indietro nel tempo al fine di rivelare le prime stelle e le prime galassie la cui radiazione riempì di luce lo spazio subito dopo l’età scura dell’Universo.

[Press release: Hubble Goes to the eXtreme to Assemble Farthest Ever View of the Universe]

Le stelle ‘vampiro’ non vivono da sole

Le stelle più calde e più brillanti, note come stelle di tipo spettrale O, si trovano spesso nei sistemi binari. Qui avviene il trasferimento di massa da una stella alla compagna, un processo di ‘vampirismo stellare’.
Credit: ESO/L. Calçada/S.E. de Mink

L’Universo è un “luogo” molto vario dove la maggior parte delle stelle non sono singole come nel caso del Sole. Di fatto, grazie ad una serie di osservazioni condotte con il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO, è stato trovato che le stelle massicce e più brillanti non vivono da sole. Rispetto a quanto si credeva in precedenza, quasi il 75% si trovano in un sistema stellare binario. Con molta sorpresa, i ricercatori hanno osservato che la maggior parte di queste coppie stellari si trovano in una fase di interazione gravitazionale violenta e distruttiva e circa il 25% si stanno per fondersi in una singola stella.

Gli astronomi hanno studiato un campione di 71 stelle singole di tipo spettrale O, che hanno temperatura, massa e luminosità elevate, e stelle in sistemi binari appartenenti a sei ammassi stellari vicini nella Via Lattea. Le stelle di tipo spettrale O hanno una vita breve e violenta e giocano un ruolo fondamentale nell’evoluzione delle galassie. Inoltre, esse sono note come “stelle vampiro” e fanno parte di una fenomenologia estrema in cui una stella compagna di ‘piccola taglia’ cattura la materia dalla superficie della stella compagna più grande, un processo che produce emissioni di alta energia, principalmente sottoforma di raggi gamma, che sono intense e di breve durata (burst). La stella più piccola in termini di massa ‘ringiovanisce’, per così dire, man mano che assorbe il materiale fresco, l’idrogeno, dalla compagna. La sua massa aumenta al punto da sopravvivere anche per un tempo molto più lungo rispetto a quello che avrebbe una stella singola con un massa simile. La stella “vittima” di questa situazione perde il proprio inviluppo prima di diventare una super gigante rossa e perciò il suo nucleo, caldo e di color blu, viene esposto [video]. Il risultato è che una popolazione stellare di una galassia distante può apparire molto più giovane di quanto non lo sia in realtà. Entrambe le stelle, il vampiro e la vittima, diventano più calde e più blu e ciò  le fa apparire come stelle più giovani. Dunque, determinare la vera proporzione delle stelle presenti nei sistemi binari interagenti diventa di vitale importanza per studiare in maniera adeguata le proprietà fisiche delle galassie distanti. In altre parole, la comune assunzione che vuole che la maggior parte delle stelle siano singole può portare a delle conclusioni sbagliate in termini dei processi evolutivi delle galassie.

[Press release: The Brightest Stars Don’t Live Alone]