RISALE A 850 MILIONI DI ANNI DAL BIG BANG

Nube con le rughe, così giovane ma già così vissuta

Le prime stelle si formarono con sorprendente rapidità. Lo dimostrano tracce di evoluzione stellare rinvenute in una nube di gas antichissima, scoperta da un team di astronomi guidato da Eduardo Bañados del Max Planck del quale fa parte anche Roberto Decarli dell’Istituto nazionale di astrofisica

     31/10/2019
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Crediti: Max Planck Institute for Astronomy / Graphics department

Un’antichissima nube di gas vista in controluce, grazie a un quasar presente sullo sfondo, sta sorprendendo gli astronomi. È così antica che la sua luce ha impiegato circa 13 miliardi di anni per giungere fino a noi. Dunque ne stiamo osservando l’aspetto – e la composizione chimica – che aveva quando l’età dell’universo ammontava ad appena 850 milioni di anni. Al tempo stesso, la sua composizione chimica mostra tracce di elementi, quali per esempio il carbonio, prodotti dalle stelle. Di più: elementi che vengono sparsi nell’ambiente circostante quando una stella “muore”, esplodendo come supernova. Ciò implica che, a 850 milioni di anni dal Big Bang, c’erano stelle che non solo erano già nate, ma addirittura erano già morte. Tutto bene, se non fosse che le supernove di tipo Ia – quelle che producono gli elementi osservati nella nube – sono l’ultimo atto della vita di stelle che hanno, in media, un miliardo di anni.

Ciò pone un bel dilemma. È un po’ come trovare, in una mandibola umana risalente all’età della pietra, un molare con un’otturazione in metallo: costringerebbe gli antropologi a riconsiderare le abilità e le conoscenze dei nostri antenati. Qualcosa del genere sta accadendo ora con la scoperta di questa nube: ciò che suggerisce è che le prime stelle debbano essersi formate molto presto, ed essersi evolute assai rapidamente.

Il risultato, descritto su The Astrophysical Journal in uno studio guidato da Eduardo Bañados del Max Planck Institute for Astronomy, è stato possibile – come dicevamo – grazie a un quasar. Un luminosissimo buco nero posto dietro alla nube. Ed è arrivato un po’ per caso: ciò che Bañados e colleghi stavano studiando era infatti un insieme di quasar fra i più distanti conosciuti, un elenco di 15 sorgenti selezionate da Chiara Mazzucchelli, astronoma dell’Eso e coautrice dello studio. Ma analizzando lo spettro della luce del quasar si sono accorti della presenza di tracce anomale: righe di assorbimento dovute a una nube di gas vicinissima a uno dei quasar. Righe dalle quali i ricercatori hanno potuto dedurre immediatamente la distanza della nube e, dunque, calcolare che quanto stavano osservando risaliva al primo miliardo di anni della storia del cosmo. Righe spettrali che portavano, appunto, la firma degli elementi chimici presenti nella nube, fra i quali anche carbonio, ossigeno, ferro e magnesio: elementi “metallici” – così gli astronomi definiscono tutti gli elementi più pesanti di idrogeno ed elio – in quantità tale da renderla, nonostante la primitività, chimicamente simile alle nubi interstellari odierne.

Quanto al quasar che la illumina, trovandosi addirittura dietro alla nube, è un oggetto ancora ancora più antico, collocato in un’epoca nella quale l’universo era ancora più giovane. Ma evolutivamente parlando è un oggetto “adulto”, molto più maturo della nube stessa. «Se da un lato il quasar e la galassia che lo ospita hanno già vissuto una rapidissima evoluzione, di per sé interessantissima», spiega infatti a Media Inaf uno dei coautori dello studio, Roberto Decarli, ricercatore all’Inaf di Bologna, «si è però persa in loro la traccia delle “condizioni iniziali” da cui tale evoluzione è cominciata. La nube ora scoperta, invece, sebbene di poco posteriore al quasar in termini di tempi cosmici, mantiene ancora condizioni caratteristiche dell’infanzia galattica».

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “A metal-poor damped Ly-alpha system at redshift 6.4”, di Eduardo Banados, Michael Rauch, Roberto Decarli, Emanuele P. Farina, Chiara Mazzucchelli, Bram P. Venemans, Fabian Walter, Robert A. Simcoe, J. Xavier Prochaska, Thomas Cooper, Frederick B. Davies e Shi-Fan S. Chen