Utilizzando il telescoio spaziale Hubble di NASA ed ESA, un team internazionale di astronomi ha misurato la distanza di una nuova galassia, chiamata GN-Z11. Sebbene sia estremamente debole, la galassia è insolitamente brillante, considerata la sua distanza da Terra: quasi 13.5 miliardi di anni luce. La misura della distanza di GN-Z11 offre una forte evidenza a favore di altre osservazioni di galassie lontane e inaspettatamente luminose, dimostrando che ci stiamo avvicinando sempre di più alle prime galassie che si sono formate nell’Universo.
In precedenza, gli astronomi avevano stimato la distanza di GN-Z11 analizzando il suo colore nelle immagini raccolte con Hubble e con il telescopio spaziale Spitzer della NASA. Ora, per la prima volta nel caso di una galassia ad una distanza così estrema, il team è riuscito a sfruttare la Wide Field Camera 3 (WFC3) a bordo di Hubble per misurare con precisione la distanza di GN-Z11 grazie ai dati spettroscopici estremamente accurati.
«Le nostre osservazioni spettroscopiche rivelano che la galassia si trova ancora più lontano di quanto avevamo inizialmente ipotizzato, proprio al limite degli oggetti che possono essere visti da Hubble», spiega Gabriel Brammer dello Space Telescope Science Institute, co-autore dello studio.
Il risultato ottenuto pone GN-Z11 a una distanza che si pensava sarebbe stata raggiunta solo dall’imminente James Webb Space Telescope (JWST), il progetto frutto della collaborazione tra NASA, Agenzia Spaziale Europea e Agenzia Spaziale Canadese. JWST è stato indicato il successore di Hubble e il suo lancio è previsto per il 2018.
«Abbiamo fatto un enorme viaggio indietro nel tempo, ben oltre quello che ci saremmo mai aspettati di poter fare con Hubble», dice Pascal Oesch della Yale University, primo autore dello studio. «Siamo riusciti a guardare così lontano da arrivare a misurare la distanza di una galassia che si trova nell’epoca in cui l’Universo aveva solo il 3 percento della sua età attuale».
Per determinare distanze così grandi gli astronomi calcolano il redshift dell’oggetto, ovvero lo spostamento verso il rosso della sua luce. Questo fenomeno è la conseguenza dell’espansione dell’Universo: ogni oggetto distante sembra allontanarsi da noi, e di conseguenza la sua luce viene stirata verso lunghezze d’onda maggiori, che nello spettro ottico sono quelle rosse.
La galassia che deteneva il record precedente si chiama EGSY8p7 e ha un redshift di 8.68. Per GN-Z11 il valore confermato da questo ultimo lavoro è pari a 11.1, che corrisponde a 400 milioni di anni dopo il Big Bang.
«La galassia EGSY8p7 si trova immersa nell’epoca in cui la luce delle stelle nelle galassie primordiali ha cominciato a riscaldare e mettere in moto nubi di idrogeno gassoso e freddo», spiega Rychard Bouwens dell’Università di Leiden, co-autore dello studio. «Questo periodo di transizione è noto con il nome di “epoca della reionizzazione”. GN-Z11 è stata osservata 150 milioni di anni prima, quando questa transizione dell’Universo stava avendo inizio».
La combinazione delle osservazioni raccolte da Hubble e Spitzer ha mostrato che la giovanissima galassia è 25 volte più piccola della Via Lattea e ha solo l’1% di massa sotto forma di stelle, in confronto alla nostra galassia. Tuttavia, il numero di stelle nella galassia neonata è in rapida crescita: sta sfornando stelle a un tasso 20 volte superiore a quello attuale della Via Lattea. Questo tasso di formazione stellare altissimo rende la galassia luminosa, seppure remota, e per questo Hubble ha potuto osservarla e analizzarla in dettaglio.
La scoperta di questa galassia, però, pone anche nuovi dilemmi, poiché l’esistenza di un oggetto così luminoso e relativamente grande non era previsto dalla teoria. «È incredibile che una galassia così massiccia sia esistita solo 2-300 milioni di anni dopo che si sono iniziate a formare le prime stelle. Occorre una crescita molto rapida, una produzione di stelle ad un tasso enorme, per poter ottenere una galassia da un miliardo di masse solari in un’epoca così lontana», spiega Garth Illingworth dell’Università della California a Santa Cruz.
Marijn Franx, membro del team che ha effettuato la scoperta e ricercatore presso l’Università di Leiden, sottolinea: «La scoperta di GN-Z11 è stata una grande sorpresa per tutti noi, poiché un nostro lavoro precedente indicava che galassie così luminose non potevano esistere in epoche tanto remote della vita dell’Universo». Il suo collega Ivo Labbe aggiunge: «GN-Z11 ci ha dimostrato che la nostra conoscenza dell’Universo primordiale è ancora molto limitata. Come questa galassia si sia potuta creare rimane un mistero, per ora. Stiamo forse vedendo le prime generazioni di stelle che si formano intorno ai buchi neri centrali delle galassie?».
Questo risultato fornisce un’allettante anteprima di ciò che potremo ottenere con il JWST. «Questa scoperta dimostra che JWST potrà sicuramente scovare molte di queste galassie primordiali, risalenti all’epoca in cui l’Universo stava formando le prime galassie», conclude Illingworth.
Per saperne di più:
Leggi l’articolo pubblicato su The Astrophysical Journal “A Remarkably Luminous Galaxy at z=11.1 Measured with Hubble Space Telescope Grism Spectroscopy” di P. A. Oesch, G. Brammer, P. G. van Dokkum, G. D. Illingworth, R. J. Bouwens, I. Labbe, M. Franx, I. Momcheva, M. L. N. Ashby, G. G. Fazio, V. Gonzalez, B. Holden, D. Magee, R. E. Skelton, R. Smit, L. R. Spitler, M. Trenti e S. P. Willner
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Mah, io ritengo che quando saremo in grado di vedere più lontano ne avremo altre di queste sorprese, forse molto più sconvolgenti di quanto possiamo immaginare.
Per sconvolgenti intendo in grado di stravolgere completamente l’attuale teoria del Big Bang!
Quindi ben venga la operatività di JWST….