ALMA osserva galassie primordiali in formazione

La figura mostra una combinazione di immagini realizzate da ALMA e dal Very Large Telescope. L’oggetto al centro, BDF 3299, è una galassia molto distante, osservata quando l’Universo aveva un’età meno di 800 milioni di anni. La nube brillante color rosso appena in basso a sinistra è stata rivelata da ALMA. Si tratta di una vasta nube di materia che si trova nella fase primordiale di formazione galattica. Credit: ESO/R. Maiolino

L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) è stato utilizzato per rivelare le nubi più distanti di gas che stanno formando stelle nelle galassie distanti. Queste osservazioni permettono agli astronomi di iniziare a vedere come si sono formate le prime galassie e come esse hanno, per così dire, “ripulito” la cosiddetta “nebbia cosmica” durante l’epoca della reionizzazione. E’ la prima volta che queste protogalassie vengono osservate come più di semplici, deboli blob. I rislutati di questo studio sono pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

ESO: ALMA Witnesses Assembly of Galaxies in the Early Universe for the First Time

arXiv: The assembly of “normal” galaxies at z=7 probed by ALMA

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Lo scattering Rayleigh sulla CMB

Un gruppo di astrofisici ha sviluppato un nuovo metodo per calcolare l’effetto della diffusione di Rayleigh sui fotoni, un risultato che potrebbe permettere di comprendere ancora meglio l’Universo delle origini. I dati di questo studio sono pubblicati su Physical Review D.

L’evoluzione cosmica delle strutture primordiali

Simulation on the computer: The image is from the Phoenix project and shows a rich cluster dark matter halo which is simulated with 1.3 billion particles. The length across is 23 million light years on a side. Credit: The Phoenix Project

Uno degli obiettivi che riguarda lo studio dell’Universo delle origini è quello di capire come si sono formate le prime strutture cosmiche. Oggi riteniamo che le prime galassie si siano formate alcune centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Ci si chiede come mai le galassie hanno una diversa forma e struttura? Come si è evoluto l’Universo nel suo insieme? Per rispondere, in parte, a queste domande due gruppi di ricercatori tedeschi e cinesi che lavorano in partnership al Max Planck Institute for Astrophysics stanno utilizzando una serie di osservazioni e simulazioni per investigare l’evoluzione dell’Universo primordiale.

More at MPI: The first building blocks of the universe

L’Universo all’epoca in cui si formarono le ‘prime’ stelle

Man mano che gli astronomi si spingono sempre più indietro nel tempo, diventa possibile risalire all’epoca in cui l’Universo presentava già tracce di elementi pesanti, quali carbonio e ossigeno. Questi elementi, che si formarono dall’esplosione di stelle di grande massa, hanno successivamente formato quei mattoni fondamentali da cui sono emersi i pianeti e la stessa vita sul nostro pianeta.

Oggi, alcuni ricercatori del MIT, del Caltech e dell’Università della California a San Diego, sono stati in grado di esplorare le epoche più remote della storia cosmica fino ad arrivare all’era in cui apparvero le prime stelle e le prime galassie. Per realizzare queste misure, gli scienziati hanno analizzato la luce del quasar più distante, un nucleo galattico attivo situato a più di 13 miliardi di anni-luce dalla Terra. Le osservazioni di questo quasar mostrano una sorta di ‘istantanea’ dell’Universo durante la sua infanzia, quando cioè si trovava ad avere una età di circa 750 milioni di anni. L’analisi dello spettro della radiazione emessa dal quasar non ha fornito alcuna evidenza di elementi pesanti presenti nella nube di gas che lo circonda, un risultato che indica il fatto che il quasar appartiene ad una epoca vicina a quella in cui si stavano formando le prime stelle. In altre parole, questi dati suggeriscono che le prime stelle si sono formate in fasi successive e non tutte insieme. Ad ogni modo, le osservazioni ottenute sul quasar distante ci forniscono nuovi indizi per comprendere ancora più in dettaglio le fasi primordiali dell’evoluzione delle prime stelle. Già da qualche tempo, gli astronomi stanno cercando di individuare il periodo cosmico durante il quale sono emerse le prime stelle andando ad analizzare la luce degli oggetti più distanti. Ma fino ad oggi, i ricercatori sono stati in grado di osservare solo oggetti che si trovano a meno di 11 miliardi di anni-luce. Questi oggetti mostrano tutti tracce di elementi pesanti e ciò indica che le stelle erano già apparse o comunque si erano già formate in quella fase della storia cosmica. Il passo successivo sarà ora quello di analizzare gli spettri di altri quasar distanti in modo da confermare l’assenza di elementi pesanti, come l’ossigeno, il silicio, il ferro o il magnesio, e definire meglio l’età in cui si originarono le prime stelle dell’Universo.

[Press release: When the first stars blinked on]

arXiv: Extremely metal-poor gas at a redshift of 7

I buchi neri giganti dell’Universo delle origini

ULASJ1234+0907

Un gruppo di ricercatori dell’Università di Cambridge hanno utilizzato le immagini nella banda dell’infrarosso di alcune survey del cielo condotte con il telescopio UK Infrared Telescope (UKIRT) situato nelle Hawaii per esplorare una nuova popolazione di buchi neri supermassicci che stanno evolvendo molto rapidamente e che risiedono nelle galassie più distanti. Questi oggetti non sono stati rivelati in precedenza dato che si trovano immersi all’interno di spessi strati di polvere e gas. I nuovi dati indicano che i buchi neri stanno emettendo una enorme quantità di energia grazie ad una serie di interazioni violente con la galassia ospite. L’oggetto più estremo, denominato con la sigla ULAS J1234+0907, è situato a circa 11 miliardi di anni-luce nella direzione della costellazione della Vergine. Il buco nero ha una massa di oltre 10 miliardi di masse solari, 10 mila volte superiore a quella del buco nero della Via Lattea, e si tratta di uno dei più grandi finora rivelati. I ricercatori ritengono che ci potrebbero essere almeno 400 buchi neri supermassicci di queste dimensioni appartenenti alle epoche primordiali della storia cosmica. Questi “mostri del cielo”, che risiedono principalmente nei nuclei delle galassie più massicce, vengono alimentati dalle violente collisioni che avvengono con altre galassie determinando la formazione di nuove stelle e fornendo “cibo” per i buchi neri. Queste violente collisioni producono un inviluppo di polvere e gas che avvolge i buchi neri per un breve periodo di tempo durante il quale essi vengono alimentati.

Markarian 231

Per fare un confronto con ULAS J1234+0907 nell’Universo locale, l’esempio più spettacolare è il buco nero della galassia Markarian 231 che si trova a circa 600 milioni di anni-luce. Le osservazioni realizzate con il telescopio spaziale Hubble hanno messo in evidenza il fatto che la galassia subì un impatto violento con un’altra galassia nel recente passato. ULAS J1234+0907 è la versione estrema di Markarian 231 e indica che le condizioni fisiche presenti nell’Universo delle origini erano molto più turbolente ed inospitali rispetto a quelle che esistono oggi.

ArXiv: Heavily Reddened Quasars at z~2 in the UKIDSS Large Area Survey: A Transitional Phase in AGN Evolution