Il VLT scopre CR7, la più brillante galassia distante, con tracce di stelle di Popolazione III

Una rappresentazione artistica di CR7, la galassia di gran lunga più brillante mai trovata nell’Universo primordiale. Al suo interno i ricercaori hanno trovato evidenze della presenza di stelle di prima generazione. Crediti: ESO/M. Kornmesser

L’esistenza di una prima generazione di stelle, note come stelle di Popolazione III, nate dalla materia primordiale del Big Bang è stata a lungo teorizzata dagli astronomi. Poiché tutti gli elementi chimici più pesanti – ossigeno, azoto, carbonio e ferro, essenziali per la vita – sono stati prodotti all’interno delle stelle,  le prime stelle devono essersi formate dagli unici elementi che già esistevano: idrogeno, elio e tracce di litio.

Queste stelle di Popolazione III dovevano essere enormi – parecchie centinaia o migliaia di volte più massicce del Sole – ardenti e transitorie, dovendo esplodere come supernove dopo solo due milioni di anni, ma finora la ricerca di una prova fisica della loro esistenza era sempre stata inconcludente.

Un’equipe guidata da David Sobral, (Institute of Astrophysics and Space Sciences, Univ. di Lisbona, Portogallo, e della Leiden University, Olanda) ha usato il VLT, Very Large Telescope dell’ESO, per sbirciare nell’antico Universo – verso un periodo noto come re-ionizzazione, all’incirca 800 milioni di anni dopo il Big Bang – ampliando la visuale per la survey di galassie distanti più estesa che mai sia stata tentata.
Il risultato: la scoperta, confermata, di un grande numero di galassie molto giovani e soprendentemente brillanti.

Una di queste, indicata come CR7, è risultata essere un oggetto eccezionalmente raro, la galassia di gran lunga più brillante mai osservata in questa fase del’Universo, ma non solo… Grazie agli strumenti X-shooter e SINFONI, sempre al VLT, hanno trovato in CR7 una forte emissione di elio ionizzato ma, sorprendentemente, nessun segno di elementi più pesanti nella zona più luminosa della galassia, prova significativa di essere alla presenza di stelle di Popolazione III.

“La scoperta ha messo in crisi fin dall’inizio le nostre aspettative“, ha detto David Sobral, “già non ci aspettavamo di trovare una galassia così brillante. Successivamente, scoprendo un pezzo per volta la natura di CR7, abbiamo capito che non solo l’avevamo trovata, ma che aveva tutte le caratteristiche giuste per contenere stelle di Popolazione III. Queste stelle sono proprio quelle che hanno formato i primi elementi pesanti che alla fine hanno permesso a noi di essere qui. Non poteva essere più entusiasmante di così“.

Jorryt Matthee, secondo autore dell’articolo, ha concluso: “Mi sono sempre chiesto da dove veniamo. Fin da bambino volevo sapere da dove venivano gli elementi: il calcio nelle mie ossa, il carbonio nei miei muscoli e il ferro nel mio sangue. Ho poi scoperto che si sono formati all’inizio dell’Universo, dalla prima generazione di stelle e con questa scoperta, stiamo davvero iniziando a vederle per la prima volta“.

Ulteriori osservazioni con il VLT, con ALMA e con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA sono previste per confermare la scoperta e per cercare di indentificare ulteriori esempi.

• • Una curiosità: la sigla CR7 viene de COSMOS Redshift 7, una misura della posizione della galassia in termini di tempo cosmico (maggiore il redshift, più lontana la galassia e più indietro la vediamo nella storia dell’Universo), ma è anche ispirata al grande calciatore portoghese, Cristiano Ronaldo, noto anche come CR7.

Questo lavoro è stato presentato nell’articolo “Evidence for PopIII-like stellar populations in the most luminous Lyman-α emitters at the epoch of re-ionisation: spectroscopic confirmation”, di D. Sobral, et al., accettato per la pubblicazione dalla rivista The Astrophysical Journal.