Al giorno d’oggi nell’universo si formano meno stelle che in passato. Rispetto a quattro miliardi e mezzo di anni fa, epoca in cui l’universo aveva all’incirca i due terzi dell’età attuale, il tasso di nascite stellari si è ridotto di oltre la metà. Non la stessa sorte sarebbe toccata a uno degli ingredienti che quelle nascite le alimenta: il gas freddo. Secondo uno studio uscito questa settimana su Nature Astronomy, negli ultimi quattro miliardi e mezzo di anni la quantità di idrogeno neutro presente nel cosmo sarebbe diminuita solo debolmente.
A dirlo è un gruppo di scienziati guidati da Chuan-Peng Zhang, Hong Guo e Yizhou Gu, dell’Accademia delle scienze cinese, in collaborazione con il progetto Desi (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Gli scienziati hanno utilizzato i dati del radiotelescopio Fast (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope), antenna da cinquecento metri di diametro collocata nel sud-ovest della Cina, per misurare come si è evoluta la densità di gas neutro nell’universo.
Il radiotelescopio cinese Fast è il radiotelescopio singolo più grande al mondo. Crediti: SCJiang
È da anni che gli astronomi si interrogano su cos’abbia provocato il calo demografico stellare su scala cosmica. Una ragionevole spiegazione è che, mano a mano che le stelle si formano, rimane sempre meno gas freddo per generare altri astri. In questo scenario ci si aspetterebbe una diminuzione di questo ingrediente simile a quella riscontrata per le nascite stellari. Diminuzione che, tuttavia, non è stata osservata nel nuovo studio. Se il tasso di nascite stellari quattro miliardi e mezzo d’anni fa era due volte e mezzo quello attuale, il quantitativo di idrogeno neutro ammontava a solo 1,4 volte il valore che si osserva oggi.
La misura è stata effettuata con estrema precisione unendo i dati di un vasto campione di galassie. L’idrogeno neutro può essere studiato grazie a una riga la cui lunghezza d’onda è di 21 centimetri. Sfortunatamente, per le galassie lontane, questa riga facciamo molta fatica a rivelarla dalla Terra. Le osservazioni su grandi aree di cielo tipicamente non sono sufficientemente sensibili per misurare questo segnale. I ricercatori hanno quindi sommato i flebili, invisibili segnali prodotti da singole galassie, ottenendo infine una riga rivelabile. Fondamentali sono stati i redshift spettroscopici delle galassie forniti da Desi, che hanno consentito di applicare la tecnica a due milioni e mezzo di oggetti distribuiti su un terzo della volta celeste.
Immagine della collaborazione Fast e Desi. Crediti: National Astronomical Observatories of China, Shanghai Astronomical Observatory of Cas
Se non è stato il progressivo consumo di gas, cosa allora sta impedendo che copiose generazioni di stelle sboccino nell’universo come una volta? L’ipotesi avanzata nello studio è che nascono meno stelle non perché ci sia penuria di idrogeno, ma perché quest’ultimo fa più fatica a essere convertito in gas molecolare. Le stelle si formano infatti in regioni molto dense nelle nubi molecolari. Nel corso del tempo è possibile che il flusso di idrogeno che dalla ragnatela cosmica – quella gigantesca struttura in cui sono immerse le galassie tutte e che rifocilla le stesse di gas – cade sulle galassie si indebolisca, con un abbassamento della densità del gas e un calo dell’efficienza con cui gli atomi di idrogeno vengono convertiti in molecole. Un meccanismo dunque più complesso, rispetto a un esaurimento graduale di gas freddo.
La sinergia fra Fast e Desi, sottolineano gli autori dello studio, ha consentito un balzo in avanti nella comprensione di quel che accade al gas negli ultimi miliardi di anni di storia cosmica, fornendo importanti indizi sul perché l’universo sforni meno stelle che in passato.
Per saperne di più
- Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Weak evolution of cosmic atomic hydrogen over the past 4.5 billion years” di Chuan-Peng Zhang, Hong Guo, Yizhou Gu, Amélie Saintonge, Xiaohu Yang, Dirk Scholte, Ming Zhu, Peng Jiang, Hu Zou et al.