CHIARA COME UN'ALBA GALATTICA

La galassia nana più distante mai analizzata

È veramente piccola e lontana, ma un gruppo internazionale di ricercatori a guida INAF è riuscito a strapparle tutti i segreti, grazie all'effetto lente gravitazionale. Colta poco dopo la nascita delle sue stelle, rappresenta il miglior analogo di quella moltitudine di galassie nane che avrebbero reso trasparente l'Universo con le radiazioni emesse delle loro primordiali stelle

Eros Vanzella. Crediti: INAF

Eros Vanzella. Crediti: INAF

Parla principalmente italiano il nuovo studio, appena pubblicato su Astrophysical Journal Letters da un gruppo internazionale di scienziati guidati da Eros Vanzella dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna, riguardo una galassia nana da record: minuta,  lontanissima, giovanissima, ma dalle seducenti trasparenze.

«La combinazione di grandi telescopi terrestri, come il Very Large Telescope, ed enormi telescopi naturali che agiscono da lente gravitazionale, ha permesso di investigare per la prima volta in modo dettagliato una piccolissima e debole galassia agli albori della sua formazione, le cui proprietà – trasparenza e presenza di stelle molto calde – potrebbero assomigliare a quelle di galassie più distanti e responsabili della reionizzazione dell’Universo», commenta Vanzella a Media INAF.

Nata appena 2 miliardi di anni dopo il Big Bang, con una magnitudine apparente intrinseca di 28.60 questa galassia risulta veramente poco luminosa rispetto al nostro punto di vista, un miliardo di volte più debole della più fioca stella ancora visibile a occhio nudo. Pur non essendo la galassia dalla luce più tenue che si conosca, grazie al nuovo studio può essere ora  annoverata come la galassia più debole a tale distanza di cui si sia riusciti a ottenere un’analisi dettagliata delle proprietà fisiche.

Per riuscire nell’impresa, il gruppo di scienziati ha prima di tutto preso in considerazione la lunghissima esposizione che il glorioso Telescopio Spaziale Hubble ha realizzato dell’ammasso di galassie Abell S1063, nell’ambito del progetto Frontier Fields. Il progetto intende catturare l’immagine di oggetti lontanissimi, ricorrendo a un “aiutino”, ovvero all’effetto lente gravitazionale fornita dall’enorme massa dell’ammasso di galassie. Un effetto, come quello di una lente d’ingrandimento, che permette di osservare più immagini di una medesima galassia retrostante l’ammasso, ognuna delle quali ingrandita e amplificata nella magnitudine osservata.

Immagine_MEDIA

A dx una immagine a colori di una porzione dell’ammasso di galassie Abell S1063 osservato con HST dove sono cerchiate le tre immagini multiple (A, B e C) della galassia oggetto del nuovo studio, amplificate dall’effetto di lente gravitazionale. A sx lo zoom in banda ottica delle tre immagini.. Crediti: HST/Vanzella et al. 2016

Nel campo fotografato da Hubble i ricercatori hanno scelto l’oggetto identificato come ID11, la cui visione risulta scomposta nelle tre immagini multiple A, B e C visibili in figura. L’amplificazione della luce e la disponibilità di immagini multiple ha consentito quindi di analizzare la galassia con gli spettrografi X-Shooter e MUSE in dotazione ai potenti telescopi VLT (Very Large Telescope) dell’ESO in Cile.

I risultati dell’indagine spettroscopica hanno permesso di tracciare un profilo della fisionomia di questa fresca perla cosmica. È una galassia giovanissima,  le cui stelle si sono formate da appena una ventina di milioni di anni (in confronto, la Via Lattea, che ha già spento 13 mila milioni di candeline, pare Matusalemme). È molto magra, possedendo una massa attorno ai 10 milioni di masse solari (contro i 100 miliardi della nostra galassia), ed è anche molto piccola, avendo un raggio effettivo di non più di 200 anni luce, circa un sessantesimo della Via Lattea. È molto pulita, praticamente esente da polvere e con poco gas al suo interno, tale da risultare trasparente, in particolare alla luce UV emanata dalle giovani stelle.

Secondo i ricercatori, questa scoperta è rilevante per due fattori principali. Il primo, prettamente scientifico, è di avere catturato un episodio di formazione stellare pressoché nelle fasi iniziali, in un “oggetto” nato quando l’Universo era piuttosto giovane, solo 2 miliardi di anni, su un’età complessiva di 13.4 miliardi di anni.

Effetto lente gravitazionale. Elaborazione da immagine NASA/ESA

Effetto lente gravitazionale. Elaborazione da immagine NASA/ESA

Il secondo fattore è più tecnologico, anticipando quello che si potrà fare tra qualche anno con i nuovi, più potenti, telescopi attualmente in costruzione.

«L’osservazione eseguita al VLT con gli spettrografi X-Shooter e MUSE ci ha permesso di misurare la radiazione emessa da atomi di varie specie in quest’oggetto primordiale con una accuratezza che sarà di routine per gli enormi telescopi di futura generazione di 30-40 metri di diametro (come E-ELT)», spiega Guido Cupani dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Trieste. «Il nostro studio rappresenta un’eccitante anticipazione, in un caso particolare, di quello che domani sarà possibile osservare per tutte le galassie, anche quelle la cui luce non viene amplificata dall’effetto di lente gravitazionale».

Secondo gli autori dello studio, questa piccola galassia potrebbe rappresentare il miglior analogo di quella moltitudine di galassie nane che ultimamente si ritengono le principali responsabili della reionizzazione, quel processo che, approssimativamente tra i 300 e i 900 milioni di anni dopo il Big Bang, ha reso l’Universo trasparente alla luce (vedi qui e qui su Media INAF due articoli in proposito, a cui hanno partecipato alcuni degli autori dell’ultimo studio).

Inoltre, rappresenta un ottimo banco di prova per spiegare la formazione galassie viste nella loro infanzia.  «I risultati ottenuti sono di particolare importanza nel confronto e verifica di modelli teorici che cercano di riprodurre i primi episodi di formazione stellare in galassie di piccola massa», conferma Francesco Calura dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Bologna.

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “HIGH-RESOLUTION SPECTROSCOPY OF A YOUNG, LOW-METALLICITY OPTICALLY THIN L = 0.02L* STAR-FORMING GALAXY AT z = 3.12“, di E. Vanzella, S. De Barros, G. Cupani, W. Karman, M. Gronke, I. Balestra, D. Coe, M. Mignoli, M. Brusa, F. Calura, G.-B. Caminha, K. Caputi, M. Castellano, L. Christensen, A. Comastri, S. Cristiani, M. Dijkstra, A. Fontana, E. Giallongo, M. Giavalisco, R. Gilli, A. Grazian, C. Grillo, A. Koekemoer, M. Meneghetti, M. Nonino, L. Pentericci, P. Rosati, D. Schaerer, A. Verhamme, C. Vignali, G. Zamorani