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GRAZIE AL RADIOTELESCOPIO ATCA

A caccia di idrogeno tra le prime stelle

Il radiotelescopio australiano è stato utilizzato in due differenti studi per tracciare e stimare l'abbondanza, in alcune regioni dell'universo primordiale, di quello che è il principale costituente delle stelle.

Il cosiddetto Spiderweb, composto da una galassia centrale circondata da centinaia di altri ammassi di stelle giovani e in formazione, ripreso dal telescopio spaziale Hubble.Crediti: NASA, ESA, George Miley and Roderik Overzier (Leiden Observatory)

Due studi, un unico obiettivo: indagare come si sono formate e accresciute le prime generazioni di stelle, quando l’universo aveva appena un quarto dell’età attuale. Sono stati realizzati sfruttando le osservazioni dell’Australia Telescope Compact Array (ATCA) , per tracciare e stimare la presenza dell’idrogeno, ovvero la materia principale di cui sono composte le stelle, in alcune remote zone di formazione stellare.

Un compito però tutt’altro che agevole, non solo per l’estrema distanza delle sorgenti, ma anche per il fatto che l’idrogeno molecolare (H2) non può essere rilevato direttamente. Per aggirare l’ostacolo, viene cercata un’altra molecola, quella del monossido di carbonio (CO) che emette onde radio a varie lunghezze d’onda, utilizzata così come ‘tracciante’. In questo tipo di indagini, uno dei migliori strumenti a disposizione degli astronomi è, oltre ad ALMA in Cile, proprio l’ATCA, che viene gestito dal  Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO). Il radiotelescopio, composto da una batteria di 6 parabole da 22 metri di diametro ciascuna, è in grado di captare i segnali di frequenza più bassa emessi dal monossido di carbonio, associati alla presenza di gas più freddo e meno denso. Una proprietà che permette di ottenere le migliori stime di quale sia l’abbondanza di gas in una determinata regione dello spazio.

Il primo dei due studi, guidato Bjorn Emonts, astronomo dello CSIRO Astronomy and Space Science insieme al suo team, si è focalizzato su una complessa struttura composta da vari gruppi di stelle in avvicinamento tra loro, in procinto di formare una singola galassia massiccia. Questa struttura, chiamata Spiderweb (letteralmente, ragnatela) si trova a oltre dieci miliardi di anni luce da noi. Le misure di ATCA hanno permesso di stimare che in quella zona si trova una quantità di idrogeno molecolare pari ad almeno sessanta miliardi volte la massa del Sole. Il tutto distribuito su una distanza di quasi un quarto di milione di anni-luce. Gli scienziati sono convinti che quello scoperto altro non è che il carburante che alimenta l’intensa attività di formazione stellare osservata nello Spiderweb. “In effetti, questa riserva di gas è sufficiente a sostenere la formazione stellare per almeno altri 40 milioni di anni”, dice Emonts.

Nel secondo lavoro, realizzato da un gruppo di ricercatori guidati da Manuel Aravena dell’European Southern Observatory, è stata misurata la presenza del CO, e quindi dell’idrogeno molecolare, in due galassie molto distanti, ancora più lontane dello Spiderweb.  La misura è stata resa possibile sfruttando l’effetto della lente gravitazionale esercitato da altre galassie poste tra noi e le remote galassie oggetto dello studio. Questa favorevole configurazione ha amplificato il debolissimo segnale proveniente da sorgenti così lontane, permettendo di misurare in entrambe la concentrazione dell’idrogeno molecolare e, per una delle due, riuscire a dare anche una stima anche di quanto fosse il suo tasso di formazione stellare, in un modo indipendente da come viene ricavato usualmente questo valore dagli astrofisici.

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Marco Galliani: