ALMA OSSERVA LA STAR-FORMING GALAXY PIÙ LONTANA

La luce oltre la polvere

Grazie all’Atacama Large Millimeter/submillimeter (Alma), è stato possibile individuare la luce di un’enorme galassia, osservata così com’era solo 970 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa galassia, chiamata Mambo-9, è la galassia polverosa in cui è attiva la formazione stellare più distante che sia mai stata osservata senza l'aiuto di una lente gravitazionale. Tutti i dettagli su The Astrophysical Journal

     16/12/2019
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Impressione artistica di come sarebbe Mambo-9 alla luce visibile. La galassia è molto polverosa e non ha ancora prodotto la maggior parte delle sue stelle. Crediti: Nrao/Aui/Nsf, B. Saxton

Le galassie polverose in cui è attiva la formazione stellare sono i vivai stellari più prolifici dell’universo. Formano stelle ad una velocità fino a qualche migliaio di volte la massa del Sole all’anno (il tasso di formazione stellare della nostra Via Lattea è di sole tre masse solari all’anno) e contengono enormi quantità di gas e polvere. Queste galassie mostruosamente produttive non sembrano essersi formate all’inizio della storia dell’universo, tuttavia gli astronomi ne hanno già scoperte diverse risalenti all’epoca in cui l’universo aveva meno di un miliardo di anni. Una di queste è la galassia Spt0311-58, che Alma ha osservato nel 2018, chiamata anche Mambo-9.

A causa del loro comportamento estremo, gli astronomi pensano che queste galassie polverose abbiano un ruolo importante nell’evoluzione dell’universo. Ma trovarle è più facile a dirsi che a farsi. «Queste galassie tendono a nascondersi in bella vista», ha dichiarato Caitlin Casey dell’Università del Texas ad Austin e autore principale di uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal. «Sappiamo che sono là fuori, ma non sono facili da trovare perché la loro luce stellare è nascosta da nubi di polvere».

La luce della galassia Mambo-9 era già stata rilevata dieci anni fa dal coautore Manuel Aravena, utilizzando lo strumento Max-Planck Millimeter BOlometer (Mambo) sul telescopio Iram da 30 metri in Spagna e l’interferometro Plateau de Bure in Francia. Ma queste osservazioni non erano abbastanza sensibili da rivelare la distanza della galassia. «Siamo stati in dubbio se fosse reale, perché non siamo riusciti a individuarla con altri telescopi. Ma se fosse stata reale, sarebbe dovuta essere molto lontana», afferma Aravena, dell’Università Diego Portales in Cile.

Grazie alla sensibilità di Alma, Casey e il suo team sono stati ora in grado di determinare la distanza di Mambo-9. «Abbiamo trovato la galassia in un nuova survey di Alma appositamente pensata per identificare le galassie polverose che formano stelle, nell’universo primordiale», ha affermato Casey. «E la particolarità di questa osservazione è che questa è la galassia polverosa più distante che abbiamo mai visto senza ostacoli».

Immagine radio, prodotta con Alma, della galassia Mambo-9, composta da due parti in procinto di fondersi. Crediti: lma (Eso/Naoj/Nrao), C.M. Casey et al.; Nrao/Aui/Nsf, B. Saxton

La luce di galassie distanti è spesso ostruita da altre galassie più vicine a noi. Queste galassie interposte  funzionano come lenti gravitazionali, piegando la luce dalla galassia più distante. Questo effetto lente consente ai telescopi di individuare più facilmente oggetti distanti (è così che Alma ha potuto vedere la galassia Spt0311-58). Tuttavia ne distorce l’immagine, rendendo più difficile distinguerne i dettagli.

In questo studio, gli astronomi sono stati in grado di vedere Mambo-9 direttamente, senza una lente gravitazionale, e questo ha permesso loro di misurare la sua massa. «La massa totale di gas e polvere nella galassia è enorme: dieci volte superiore a quella di tutte le stelle della Via Lattea. Ciò significa che deve ancora formare la maggior parte delle sue stelle», ha spiegato Casey. La galassia in realtà è composta da due parti, in procinto di fondersi.

Casey spera di trovare, nella survey di Alma, galassie polverose più distanti, che permetteranno di avere un’idea di quanto siano comuni, di come queste enormi galassie si siano formate così presto nell’universo e del perché siano così polverose. «Normalmente la polvere è un sottoprodotto di stelle morenti», ha detto. «Ci aspettiamo cento volte più stelle rispetto alla polvere. Ma Mambo-9 non ha ancora prodotto così tante stelle e vogliamo scoprire come sia possibile che la polvere possa formarsi così velocemente dopo il Big Bang».

«Le osservazioni con tecnologie nuove e più capaci possono produrre risultati inaspettati, come Mambo-9», ha dichiarato Joe Pesce, responsabile del programma della National Science Foundation per Nrao e Alma. «Mentre è difficile spiegare una galassia tanto massiccia presente così presto nella storia dell’universo, scoperte come questa consentono agli astronomi di raggiungere una migliore comprensione e porre sempre più domande sull’universo».

La luce di Mambo-9 ha viaggiato per circa 13 miliardi di anni per raggiungere le antenne di Alma (l’universo oggi ha circa 13.8 miliardi di anni). Ciò significa che possiamo vedere come appariva la galassia in passato. Oggi, la galassia sarebbe probabilmente ancora più grande, con all’interno cento volte più stelle della Via Lattea, e risiederebbe in un enorme ammasso di galassie.

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