Individuata la galassia più lontana

Individuata la galassia HD1, che si trova a circa 13,5 miliardi di anni luce di distanza, classificata come l'oggetto astronomico più distante di sempre.

Un team internazionale di astronomi, compresi i ricercatori del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, (1) ha individuato l'oggetto astronomico più distante di sempre: una galassia.

Chiamata HD1, la galassia candidata si trova a circa 13,5 miliardi di anni luce di distanza ed è descritta sull'Astrophysical Journal. (2) In un documento di accompagnamento pubblicato negli Avvisi mensili delle lettere della Royal Astronomical Society, (3) gli scienziati hanno iniziato a ipotizzare esattamente cosa sia la galassia.

Il team propone due idee: HD1 potrebbe formare stelle a una velocità sbalorditiva ed è forse anche la sede delle stelle di Popolazione III, le primissime stelle dell'universo, che, fino ad ora, non sono mai state osservate. In alternativa, HD1 può contenere un buco nero supermassiccio circa 100 milioni di volte la massa del nostro Sole.

«Rispondere a domande sulla natura di una fonte così lontana può essere difficile», afferma il dottor Fabio Pacucci, (4) autore principale dello studio MNRAS, coautore del documento di scoperta su ApJ e astronomo presso il Center for Astrophysics. «È come indovinare la nazionalità di una nave dalla bandiera che sventola, mentre si trova lontano dalla riva, con la nave in mezzo a una burrasca e una fitta nebbia. Si possono forse vedere alcuni colori e forme della bandiera, ma non nella loro interezza. In definitiva è un lungo gioco di analisi ed esclusione di scenari non plausibili».

La galassia HD1 è estremamente luminosa alla luce ultravioletta. Per spiegare questo, «alcuni processi energetici si stanno verificando lì o, meglio ancora, si sono verificati alcuni miliardi di anni fa», dice Pacucci.

All'inizio, i ricercatori presumevano che HD1 fosse una galassia starburst standard, una galassia che sta creando stelle a un ritmo elevato. Ma dopo aver calcolato quante stelle stava producendo HD1, hanno ottenuto «un tasso incredibile: HD1 avrebbe formato più di 100 stelle ogni anno. Questo è almeno 10 volte superiore a quello che ci aspettiamo per queste galassie».

Fu allora che il team iniziò a sospettare che HD1 potesse non formare stelle normali e quotidiane.

«La prima popolazione di stelle che si è formata nell'universo era più massiccia, più luminosa e più calda delle stelle moderne», afferma il dottor Pacucci. «Se assumiamo che le stelle prodotte in HD1 siano queste prime, o Popolazione III, stelle, allora le sue proprietà potrebbero essere spiegate più facilmente. In effetti, le stelle di Popolazione III sono in grado di produrre più luce UV rispetto alle stelle normali, il che potrebbe chiarire l'estrema luminosità ultravioletta di HD1».

Un buco nero supermassiccio, tuttavia, potrebbe anche spiegare l'estrema luminosità di HD1. Mentre divora enormi quantità di gas, fotoni ad alta energia possono essere emessi dalla regione intorno al buco nero.

Se così fosse, sarebbe di gran lunga il primo buco nero supermassiccio conosciuto dall'umanità, osservato molto più vicino nel tempo al Big Bang rispetto all'attuale detentore del record.

«HD1 rappresenterebbe un bambino gigante nella sala parto dell'universo primordiale», afferma il dottor Avi Loeb, (5) astronomo del Center for Astrophysics e coautore dello studio MNRAS. «Rompe il più alto spostamento verso il rosso di quasar mai registrato di quasi un fattore due, un'impresa notevole».

HD1 è stata scoperta dopo oltre 1.200 ore di osservazione con il telescopio Subaru, il telescopio VISTA, il telescopio a infrarossi del Regno Unito e il telescopio spaziale Spitzer.

«È stato un lavoro molto duro trovare l'HD1 tra più di 700.000 oggetti», afferma il dottor Yuichi Harikane, (6) un astronomo dell'University of Tokyo che ha scoperto la galassia. «Il colore rosso di HD1 corrispondeva sorprendentemente bene alle caratteristiche attese di una galassia a 13,5 miliardi di anni luce di distanza».

Il team ha quindi condotto osservazioni di follow-up utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per confermare la distanza, che è 100 milioni di anni luce in più rispetto a GN-z11, l'attuale detentore del record per la galassia più lontana.

Utilizzando il James Webb Space Telescope, il team di ricerca osserverà presto ancora una volta HD1 per verificarne la distanza dalla Terra. Se i calcoli attuali si rivelano corretti, HD1 sarà la galassia più lontana e più antica mai registrata.

Le stesse osservazioni consentiranno al team di approfondire l'identità di HD1 e confermare se una delle loro teorie è corretta.

«Formatosi poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, un buco nero nell'HD1 deve essere cresciuto da un enorme seme a una velocità senza precedenti», afferma il dottor Loeb. «Ancora una volta, la natura sembra essere più fantasiosa di noi».

About the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian

Il Centro di Astrofisica | Harvard & Smithsonian è una collaborazione tra Harvard e lo Smithsonian progettata per porre e, in definitiva, rispondere alle più grandi domande irrisolte dell'umanità sulla natura dell'universo. Il Center for Astrophysics ha sede a Cambridge, MA, con strutture di ricerca negli Stati Uniti e in tutto il mondo.

Riferimenti:

(1) Center for Astrophysics

(2) A Search for H-Dropout Lyman Break Galaxies at z~12-16

(3) Are the Newly-Discovered z~13 Drop-out Sources Starburst Galaxies or Quasars?

(4) Fabio Pacucci

(5) Avi Loeb

(6) Yuichi Harikane

Descrizione foto: La galassia HD1, oggetto in rosso, appare al centro di un'immagine ingrandita. / Timeline mostra i primi candidati galattici e la storia dell'universo. - Credit: CC BY-NC (licenza).

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Scientists Have Spotted the Farthest Galaxy Ever