LÀ DOVE L’IDROGENO LUCCICA

Splendido splendente, ecco il cosmo primordiale

Osservazioni profonde fatte con lo spettrografo Muse, installato sul Very Large Telescope dell'Eso, hanno permesso di scoprire vasti serbatoi cosmici di idrogeno atomico attorno a galassie distanti. La notevole sensibilità di Muse ha permesso osservazioni dirette di deboli nubi di idrogeno nell'universo primordiale che brillano nella riga di emissione Lyman-alfa, rivelando che quasi l'intero cielo notturno è invisibilmente luminoso

Questa immagine composita mostra la radiazione Lyman-alfa (in blu) sovrapposta all’immagine nel visibile dell’Hudf. Crediti: Esa/Hubble & Nasa, Eso/ Lutz Wisotzki et al.

Un’imprevista abbondanza di emissione Lyman-alfa nella regione di cielo del cosiddetto campo profondo di Hubble  – Hubble Ultra Deep Field o Hudf – è stata scoperta da un’equipe internazionale di astronomi che utilizza lo strumento Muse installato sul Vlt (Very Large Telescope) dell’Eso. L’emissione scoperta copre quasi l’intero campo visivo, lasciando supporre agli astronomi che quasi tutto il cielo brilli intensamente di emissione invisibile nella riga Lyman-alfa prodotta nell’universo primordiale.

Gli astronomi sono stati a lungo abituati all’apparenza sensibilmente diversa del cielo a diverse lunghezze d’onda, ma l’estensione dell’emissione Lyman-alfa osservata era decisamente sorprendente. «Rendersi conto che l’intero cielo si illumina nella banda ottica quando si osserva l’emissione Lyman-alfa prodotta da lontane nubi di idrogeno è stata una sorpresa letteralmente illuminante», ha spiegato Kasper Borello Schmidt, membro dell’equipe di astronomi che ha prodotto questo risultato.

«Questa è una grande scoperta!», ha aggiunto Themiya Nanayakkara, tra gli autori del nuovo studio. «La prossima volta che guarderete un cielo notturno senza luna e vedrete le stelle, immaginate il bagliore invisibile dell’idrogeno: il primo elemento costitutivo dell’universo, che illumina l’intero cielo notturno».

Questo grafico mostra l’ubicazione del campo ultraprofondo di Hubble (Hubble Ultra Deep Field) nella costellazione della Fornace. La mappa mostra la maggior parte delle stelle visibili a occhio nudo in buone condizioni osservative. E’ indicata la regione di cielo mostrata nelle immagini. Crediti: Eso, Iau and Sky & Telescope

La regione dell’Hudf osservata dal team è un’area altrimenti insignificante nella costellazione della Fornace, che era stata mappata dal telescopio spaziale Hubble della Nasa/Esa nel 2004, quando Hubble trascorse più di 270 ore di prezioso tempo di osservazione guardando la stessa regione di cielo con una profondità mai raggiunta prima.

Le osservazioni dell’Hudf hanno rivelato migliaia di galassie sparse su quella che sembrava essere una zona buia del cielo, fornendoci una nuova visione della scala dell’universo. Ora, le straordinarie capacità di Muse ci hanno permesso di guardare ancora più in profondità. Per la prima volta, con le osservazioni dell’Hudf, gli astronomi sono stati in grado di vedere la debole emissione della riga Lyman-alfa negli involucri gassosi delle prime galassie.

Muse, lo strumento che ha permesso queste ultime osservazioni, è uno spettrografo a campo integrale all’avanguardia installato sul telescopio UT4 del Vlt all’Osservatorio del Paranal dell’Eso. Quando Muse osserva il cielo, vede la distribuzione delle lunghezze d’onda della luce che colpiscono ogni pixel nel suo rilevatore. Guardare l’intero spettro della luce da oggetti astronomici ci fornisce una profonda conoscenza dei processi astrofisici che si verificano nell’Universo.

La radiazione Lyman-alfa osservata da Muse ha origine dalle transizioni atomiche degli elettroni in atomi di idrogeno che irradiano luce con una lunghezza d’onda di circa 122 nanometri. Questa radiazione è completamente assorbita dall’atmosfera terrestre. Solo l’emissione Lyman-alfa spostata verso il rosso (red-shifted) da galassie estremamente distanti ha una lunghezza d’onda abbastanza lunga da superare l’atmosfera senza impedimenti ed essere rilevata da telescopi terrestri.

Immagine composita a colori ottenuta a partire dai dati della Dss2 (Digitized Sky Survey 2). Il campo di vista e’ di circa 2,4 x 2,0 gradi. Si apprezza facilmente quanto questa particolare zona di cielo contenga poche stelle. Crediti: Eso/Digitized Sky Survey 2. Ringraziamenti: Davide De Martin

«Con queste osservazioni Muse, otteniamo una visione completamente nuova dei ‘bozzoli’ di gas diffuso che circondano le galassie nell’Universo primordiale», ha commentato Philipp Richter, un altro membro dell’equipe.

L’equipe internazionale di astronomi che ha svolto queste osservazioni ha provvisoriamente identificato ciò che produce l’emissione Lyman-alfa in queste nubi distanti di idrogeno, ma la causa precisa rimane un mistero. Tuttavia, poiché questo debole bagliore onnipresente è considerato diffuso ovunque nel cielo notturno, si prevede che la ricerca futura riuscirà a fare luce sulla sua origine.

«In futuro, prevediamo di effettuare misurazioni ancora più sensibili», ha concluso Lutz Wisotzki, a capo dell’equipe. «Vogliamo scoprire i dettagli di come questi vasti serbatoi cosmici di idrogeno atomico siano distribuiti nello spazio».

Per saperne di più:

Guarda il video ESOcast 178 in pillole: Un universo risplendente (sottotitoli in italiano):