Gli scienziati guardano indietro nel tempo per scoprire la nascita delle prime stelle

Sei galassie scoperte da Hubble e Spitzer provengono da un’epoca chiamata dagli astronomi Cosmic Dawn – un periodo nella storia del nostro universo appena 250-350 milioni di anni dopo il Big Bang (l’età dell’universo è attualmente stimata in 13,8 miliardi di anni), quando le prime stelle cominciarono a brillare.

Dopo il Big Bang, l’universo era in un grande caos. Era caldo, denso e quasi opaco. È diventato trasparente solo durante un periodo chiamato ricombinazione, in cui una zuppa di protoni ed elettroni si è fusa per formare i primi veri atomi di idrogeno. Prima della ricombinazione, la luce non era in grado di viaggiare liberamente attraverso l’universo perché disperdeva costantemente elettroni e protoni liberi. Ma quando gli atomi hanno cominciato a fondersi e c’erano meno particelle libere, si è formato un percorso libero per far viaggiare la luce nell’universo.

Fu durante questo periodo che l’universo divenne trasparente – e in questo periodo si formarono anche le sei galassie. La luce di queste galassie ha impiegato la maggior parte della vita dell’universo attuale per raggiungerci, e guardarle è fondamentalmente come guardare l’alba cosmica. Per il professor Richard Ellis dell’University College di Londra, Regno Unito, tali osservazioni sono il culmine di decenni di lavoro.

In uno studio pubblicato su Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, Ellis e colleghi del Regno Unito, della Germania e degli Stati Uniti hanno stimato il momento in cui l’alba cosmica ha iniziato utilizzando sei galassie che si stima si siano formate tra 250 e 350 milioni di anni dopo il Big Bang.

Webb potrà risalire all’epoca in cui si formarono i primi oggetti luminosi (stelle e galassie) nell’universo primordiale. Credito: STsci.

Per stimare l’età delle galassie, devono prima considerare un certo valore di Il tasso di espansione dell’universo (su cui si discute ancora). La ragione di ciò è che calcolano il tempo retrogrado, il tempo impiegato dalla luce delle antiche galassie per raggiungerci.

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Man mano che l’universo si espande, la lunghezza d’onda della luce proveniente da stelle e galassie aumenta, il cosiddetto effetto redshift. Osservando quanto è aumentata la lunghezza d’onda, i ricercatori possono stimare quanta luce ha viaggiato e, per estensione, la durata dell’oggetto che produce luce.

Le ultime scoperte si basano sui dati dei telescopi spaziali Hubble e Spitzer, entrambi noti per la loro capacità di individuare alcuni degli oggetti più antichi dell’universo. Per stimare il redshift, il team ha ordinato il Chilean Large Millimeter Atacama Array (ALMA), l’European Very Large Telescope, i Keck Twin Telescopes alle Hawaii e il Gemini-South Telescope.

A e B sono galassie usate per stimare l’alba cosmica in Pubblicazioni MNRAS. Crediti: I membri del team scientifico sono G. Illingworth (University of California, Santa Cruz), P. Oesch (University of California, Santa Cruz, Yale University), R. Bouwens, I. Labbé, R. Smit e M. Franx (Università di Leiden), P. van Dokkum e I. Momcheva (Università di Yale), M. Ashby, G. Fazio, J.-S. Huang, S.; Wellner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), Gonzalez (University of California, Riverside), Dr. Maggie (Università della California, Santa Cruz), M. Trinity (Università di Cambridge), J. Brammer (STScI), R. Skelton (Osservatorio astronomico sudafricano) e L. Spitler (Macquarie University/AAO).

L’età del campione viene calcolata semplicemente integrando i dati di tutti quei diversi telescopi. Tuttavia, astronomi e cosmologi hanno grandi aspettative sul successore di Hubble/Spitzer, e Telescopio spaziale James Webb (JWST). Il telescopio più ambizioso, più grande e più sensibile mai costruito dalla NASA sarà in grado di osservare direttamente queste galassie cosmiche dell’alba. JWST è anche la speranza per un campione più ampio di galassie, fornendo una migliore rappresentazione dell’alba cosmica.

Giustina Rizzo

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