Gli astronomi hanno trovato la galassia più antica e lontana

Secondo i modelli cosmologici più diffusi, l'universo iniziò con il Big Bang circa 13,8 miliardi di anni fa.

Nonostante ciò, gli astronomi non sono ancora sicuri di come fosse l'universo primordiale, poiché questo periodo coincideva con il "Medioevo" cosmico. Pertanto, continuano ad espandere le capacità dei loro strumenti per vedere quando si sono formate le prime galassie.

Grazie a un nuovo studio di un team internazionale di astronomi, è stata identificata la galassia più antica e lontana osservata fino ad oggi nel nostro universo (GN-z11).

Il gruppo, la cui ricerca è stata recentemente pubblicata sulla rivista Nature Astronomy, era guidato da Linghua Jiang del Kavli Institute of Astronomy and Astrophysics e dal professor Nobunari Kasikawa dell'Università di Tokyo.

A loro si sono uniti ricercatori degli osservatori del Carnegie Institute of Science, dello Steward Observatory, dell'Osservatorio di Ginevra, dell'Università di Pechino e dell'Università di Tokyo.

In poche parole, le ere oscure cosmiche sono iniziate circa 370.000 anni dopo il Big Bang e sono continuate per un altro miliardo di anni.

A quel tempo, le uniche fonti di luce erano i fotoni rilasciati in precedenza, che possono ancora essere rilevati oggi come fondo cosmico a microonde (CMB), o quelli rilasciati da atomi di idrogeno neutro. La luce di questi fotoni è così spostata dall'espansione dell'universo che oggi sono invisibili per noi.

Questo effetto è noto come "spostamento verso il rosso", quando la lunghezza d'onda della luce si allunga (o "si sposta" verso l'estremità rossa dello spettro) mentre viaggia attraverso lo spazio in continua espansione verso di noi.

Per gli oggetti che si avvicinano alla nostra galassia, l'effetto è invertito: la lunghezza d'onda viene accorciata e spostata verso l'estremità blu dello spettro (noto anche come "spostamento del blu").

Per quasi un secolo, gli astronomi hanno utilizzato questi effetti per determinare la distanza dalle galassie e la velocità con cui l'universo si sta espandendo. In questo caso, il team di ricerca ha utilizzato il telescopio Keck I a Maunakey, Hawaii, per misurare il redshift di GN-z11 e determinarne la distanza.

I loro risultati hanno mostrato che questa è la galassia più lontana (e più antica) mai osservata. Come ha spiegato Kasikawa in un comunicato stampa dell'Università di Tokyo:

“Secondo una ricerca precedente, la galassia GN-z11 sembra essere la galassia più lontana da noi rilevabile, a 13,4 miliardi di anni luce, o 134 non miliardi di chilometri (134 seguiti da 30 zeri). Ma misurare e controllare una tale distanza non è facile. "

In particolare, il team ha esaminato le linee di emissione di carbonio emanate da GN-z11, che erano nella gamma dell'ultravioletto quando hanno lasciato la galassia e sono state spostate 10 volte - nella gamma dell'infrarosso (0,2 micrometri) - quando hanno raggiunto la Terra.

Questo livello di spostamento verso il rosso indica che questa galassia esisteva circa 13,4 miliardi di anni fa, cioè solo 400 milioni di anni dopo il Big Bang.

GN-z11 è così lontano da definire il confine stesso dell'universo osservabile! Sebbene questa galassia sia stata osservata in passato (da Hubble), misurazioni accurate richiedevano la risoluzione e le capacità spettroscopiche dell'Osservatorio Keck.

Ciò è stato fatto nell'ambito del sondaggio MOSFIRE (Multi-Object Spectrograph for Infrared Exploration), durante il quale sono state acquisite in dettaglio le linee di emissione GN-z11.

Ciò ha permesso al team di produrre stime di distanza per questa galassia 100 volte migliori rispetto a qualsiasi misurazione precedente.

“Il telescopio spaziale Hubble ha rilevato più volte una firma nello spettro GN-z11. Tuttavia, nemmeno Hubble può risolvere le linee di radiazione ultravioletta nella misura in cui ne avevamo bisogno. Pertanto, ci siamo rivolti a un più moderno spettrografo a terra, uno strumento per misurare le linee di emissione chiamato MOSFIRE, che è installato sul telescopio Keck I alle Hawaii. "

Se le successive osservazioni possono confermare i risultati di questo studio, gli astronomi possono affermare con sicurezza che GN-z11 è la galassia più distante mai osservata. Studiando tali oggetti, gli astronomi sperano di far luce su un periodo della storia cosmica in cui l'universo aveva solo poche centinaia di milioni di anni.

Questo periodo coincide con il tempo in cui l'Universo iniziò ad emergere dal "Medioevo", le prime stelle e galassie si formarono e riempirono l'Universo primordiale di luce visibile.

Studiandoli, gli astronomi sperano di saperne di più su come si sono successivamente evolute le strutture su larga scala dell'universo. I telescopi di nuova generazione come il James Webb Space Telescope (JWST), che dovrebbe essere lanciato il 31 ottobre 2021, contribuiranno.

Le osservazioni che hanno reso possibile lo studio sono state effettuate nell'ambito di un programma di scambio temporale tra il Keck Observatory e il Subaru Telescope a Maunakey, Hawaii.

L'articolo è stato pubblicato da Universe Today.