HERSCHEL SCRUTA L’UNIVERSO BAMBINO

La massa minima per fare una galassia

300 miliardi di masse solari. Questo l’alone di materia oscura sufficiente a innescare la formazione delle galassie massiccie. La stima emerge dalla più accurata ricognizione del cielo infrarosso effettuata con SPIRE, strumento con importante contributo italiano a bordo del telescopio ESA. La ricerca su Nature.

La distribuzione della materia oscura quando l'Universo aveva circa 3 miliardi di anni.

Per ogni ricetta che si rispetti, non basta sapere gli ingredienti. È importante conoscere anche le dosi. Per esempio gli scienziati sanno che per fare una galassia è necessario “impastare” i gas primordiali, in particolare idrogeno e elio, con una sorta di eccezionale addensante: l’alone di materia oscura, il cui intenso campo gravitazionale fa collassare i gas e dà il via alla sintesi delle stelle, una dopo l’altra, e quindi dell’intera galassia. Ma quanta materia oscura occorre perché il processo vada a buon fine? Ora si sa con precisione: ne basta una quantità pari a 300 miliardi di masse solari . Che sembra una dose esorbitante, ma è molto meno di quanto si stimasse. La scoperta, annunciata su Nature, è stata possibile grazie allo sguardo acuto del telescopio Herschel dell’ESA.

Con il suo specchio primario da 3,5 metri di diametro, questo gigante dello spazio ci sta portando indietro di 10-12 miliardi di anni, mostrandoci un Universo mai visto. Grazie all’estrema sensibilità delle strumentazioni, dalle tenebre sono emerse molte decine di migliaia di galassie, lontanissime nello spazio e nel tempo. Massicce, luminose, giovani. Mentre le osserviamo, sono passati 2-3 miliardi di anni dal Big Bang e siamo testimoni della nascita di centinaia di miliardi di stelle in ciascuna di queste galassie. Sulla base di questo gigantesco censimento cosmico, il gruppo di ricercatori guidato da Alexandre Amblard, della University of California, Irvine ha effettuato un po’ di calcoli.

“Herschel ha focalizzato con un dettaglio senza precedenti le sorgenti di quella diffusa radiazione cosmica nel lontano infrarosso e nel sub millimetrico, individuata alla fine degli anni Novanta sulla base di dati del satellite COBE (COsmic Background Explorer) della NASA”, spiega Alberto Franceschini, professore al Dipartimento di Astronomia dell’Università di Padova , tra i firmatari dello studio su Nature. “Ma quello che a COBE appariva come una radiazione diffusa, a Herschel, grazie a un telescopio con diametro 20 volte superiore, si è rivelata una mappa nitida e profonda, punteggiata da una miriade di sorgenti, ciascuno dei quali rappresenta una galassia in piena formazione stellare”. Merito della sensibilità dello strumento SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver), la fotocamera montata su Herschel e realizzata con rilevante contributo italiano, sotto la direzione di Paolo Saraceno, dell’INAF-IFSI di Roma.

L'immagine ottenuta dal telescopio Herschel rivela la distribuzione spaziale delle galassie distanti responsabili della radiazione di fondo infrarossa.

Quest’enorme numero di oggetti, difficili da zoomare singolarmente, ha consentito un’accurata analisi statistica sull’habitat che circonda le galassie primordiali. Spiega Franceschini: “Sono state analizzate nel dettaglio le fluttuazioni dell’intensità della radiazione di fondo infrarosso e la distribuzione di queste fluttuazioni nella mappa: ovvero, lo studio degli addensamenti e delle rarefazioni nella distribuzione della brillanza della radiazione infrarossa. Questi dati sono stati confrontati con la distribuzione prevista per la materia oscura. I risultati mostrano che le galassie si sono formate con efficienza sorprendentemente elevata anche in aloni di materia oscura di massa moderata, di 300 miliardi di masse solari”.

Il dato contrasta con quanto previsto dai modelli teorici, “ossia che galassie così massicce e luminose si fossero formate unicamente entro concentrazioni di materia oscura 10 volte più massive”, specifica il ricercatore. “Si apre un nuovo scenario che ora andrà interpretato”.