LA SCOPERTA COMPIUTA CON L’ARRAY DI RADIOTELESCOPI ALMA

Fabbriche di fluoro a ridosso del big bang

Individuato nelle grandi nubi di gas della galassia Ngp–190387 sotto forma di acido fluoridrico, il fluoro non era mai stato osservato in un ambiente di formazione stellare così antico, risalente a quando l’universo aveva appena il 10 per cento della sua età attuale. Ciò implica che le stelle nel cui nucleo è stato sintetizzato devono essere vissute e morte rapidamente: stelle di tipo Wolf-Rayet, suggeriscono gli autori dello studio pubblicato oggi su Nature Astronomy

     04/11/2021
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Rappresentazione artistica di Ngp-190387, una galassia polverosa e ad alta formazione stellare così distanti che la sua luce ha impiegato oltre 12 miliardi di anni per giungere fino a noi. Crediti: Eso/M. Kornmesser

Una nuova scoperta sta facendo luce sul modo in cui il fluoro – un elemento che si trova nelle nostre ossa e denti sotto forma di floruro – viene forgiato nell’universo. Utilizzando Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), di cui l’Eso (Osservatorio europeo australe) è partner, un gruppo di astronomi ha rilevato questo elemento in una galassia così lontana che la sua luce ha impiegato oltre 12 miliardi di anni per arrivare fino a noi. È la prima volta che il fluoro viene individuato in una galassia così lontana con elevata formazione stellare.

«Conosciamo tutti il fluoro perché il dentifricio che usiamo ogni giorno lo contiene sotto forma di fluoruro», dice Maximilien Franco della University of Hertfordshire (Regno Unito), che ha guidato il nuovo studio, pubblicato oggi su Nature Astronomy. Come la maggior parte degli elementi intorno a noi, il fluoro viene creato all’interno delle stelle, ma finora non sapevamo esattamente come fosse prodotto. «Non sapevamo nemmeno quale tipo di stelle producesse la maggior parte del fluoro nell’universo».

Franco e collaboratori hanno individuato il fluoro (sotto forma di acido fluoridrico) nelle grandi nubi di gas della lontana galassia Ngp–190387, che vediamo com’era quando l’universo aveva solo 1,4 miliardi di anni, circa il 10 per cento della sua età attuale. Poiché le stelle espellono gli elementi che si formano nel nucleo quando raggiungono la fine della loro vita, questa rilevazione implica che le stelle che hanno creato il fluoro devono essere vissute e morte rapidamente.

L’equipe ritiene che i siti di produzione di fluoro più probabili siano le stelle di tipo Wolf–Rayet, stelle molto massicce che vivono solo pochi milioni di anni – un battito di ciglia nella storia dell’universo. Servono infatti per spiegare le quantità di acido fluoridrico (o floruro di idrogeno) individuate. Le stelle di tipo Wolf-Rayet erano già state suggerite come possibili fonti di fluoro cosmico, ma gli astronomi finora non sapevano quanto fossero importanti nella produzione di questo elemento nell’universo primordiale.

Rappresentazione artistica del nucleo luminoso di una stella Wolf-Rayet circondato da una nebulosa di materia espulsa dalla stella stessa. Crediti: Eso/L. Calçada

«Abbiamo dimostrato che le stelle di tipo Wolf-Rayet, che sono tra le più massicce stelle conosciute e possono esplodere violentemente quando raggiungono la fine della propria vita, ci aiutano, in un certo senso, a mantenere in buona salute in nostri denti», scherza Franco.

Oltre a queste stelle, in passato sono stati proposti altri scenari su come viene prodotto ed espulso il fluoro dalle stelle, tra cui le pulsazioni di stelle giganti ed evolute con masse fino a poche volte quella del Sole, chiamate stelle del ramo asintotico delle giganti. Ma l’equipe ritiene che questi scenari, alcuni dei quali richiedono miliardi di anni per realizzare il fluoro, non sarebbero in grado di spiegare a pieno la quantità di fluoro in Ngp–190387.

«Per questa galassia sono bastate alcune decine o centinaia di milioni di anni per avere livelli di fluoro paragonabili a quelli trovati nelle stelle della Via Lattea, che ha 13,5 miliardi di anni. Questo è stato un risultato completamente inaspettato», afferma Chiaki Kobayashi, professore alla University of Hertfordshire. «La nostra misurazione aggiunge un vincolo completamente nuovo all’origine del fluoro, che è stato studiato per due decenni».

La scoperta in Ngp-190387 segna una delle prime rilevazioni di fluoro oltre la Via Lattea e le sue galassie vicine. Gli astronomi hanno individuato questo elemento in precedenza in quasar lontani, oggetti luminosi alimentati da buchi neri supermassicci al centro di alcune galassie. Ma mai prima d’ora questo elemento era stato osservato in una galassia con formazione stellare così presto nella storia dell’universo.

Il rilevamento del fluoro da parte dell’equipe è stata una scoperta casuale resa possibile dall’uso di osservatori dallo spazio e da terra. Ngp–190387, originariamente scoperta dallo Herschel Space Observatory dell’Agenzia spaziale europea e successivamente osservata con Alma, il telescopio millimetrico ubicato in Cile, è straordinariamente luminosa per la sua distanza. I dati Alma hanno confermato che l’eccezionale luminosità di Ngp–190387 è causata in parte da un’altra galassia massiccia, già nota, situata tra Ngp–190387 e la Terra, molto vicino alla linea di vista. Questa galassia massiccia amplifica la luce osservata da Franco e dai suoi collaboratori, consentendo loro di individuare la debole radiazione emessa miliardi di anni fa dal fluoro in Ngp–190387.

Studi futuri di Ngp–190387 con l’Extremely Large Telescope (Elt) – il nuovo progetto di punta dell’Eso, in costruzione in Cile e che inizierà le operazioni entro la fine di questo decennio – potrebbero rivelare ulteriori segreti su questa galassia. «Alma è sensibile alle radiazioni emesse dal gas e dalla polvere interstellari freddi», spiega Chentao Yang, borsista dell’Eso in Cile. «Con l’Elt saremo in grado di osservare Ngp–190387 per mezzo della luce diretta delle stelle, ottenendo informazioni cruciali sul contenuto stellare di questa galassia».

Fonte: comunicato stampa Eso

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