Polvere di stelle: i ricordi della giovinezza dell’universo

Gli scienziati potrebbero aver rilevato la più recente polvere di stelle mai creata nel cosmo.

L’astrofisico Nicolas Laporte e i suoi colleghi della University College di Londra  hanno rilevato la polvere stellare in una galassia come essa era quando l’universo aveva solo 600 milioni di anni. “Stiamo probabilmente osservando la prima polvere di stelle dell’universo” – afferma Laporte. Le osservazioni, pubblicate online l’8 Marzo sull’Astrophysical Journal Letters, potrebbe aiutare gli astronomi a studiare meglio il precoce periodo dell’universo conosciuto come “era della re-ionizzazione cosmica”, quando i raggi ultravioletti esponevano gli elettroni dagli atomi di idrogeno.

La polvere di stelle non è altro che il residuo che una stella libera nell’universo al momento della sua esplosione in supernova. La polvere delle stelle esplose miliardi di anni fa si è espansa nell’universo, per cui è più rarefatta, mentre è più densa la polvere delle stelle esplose recentemente.

“La polvere di stelle è ubiquitaria sia nelle galassie a noi più vicine, sia in quelle a noi più lontane, ma è stato molto difficile, almeno sino ad oggi, rilevarle nell’universo più precoce” – afferma l’astrofisico Michal Michalowsky delll’Università di Edinburgo, che non è stato coinvolto nello studio. Questo report scientifico presenta la più distante galassia nella quale la polvere di stelle sia stata rilevata.

La galassia, chiamata A2744_YD4, giace dietro l’ammasso galattico chiamato Abell 2744. Quell’ammasso agisce come lente gravitazionale, rendendo più luminosa e distinguibile la luce della galassia più distante, ingrandendola di un fattore di 2. Laporte e i colleghi hanno osservato la galassia con ALMA, acronimo che sta per Atacama Large Millimeter/submillimeter Array in Chile, lo strumento con cui la polvere è stata rilevata.

La polvere di stelle in una galassia così lontana potrebbe derivare dall’esplosione di una stella, una supernova, una delle prime stelle formatesi nell’universo. Gli astronomi stimano che le prime stelle si siano formate quando l’universo aveva appena 400 milioni di anni (400 m.d.a post Big Bang), quindi 13,4 miliardi di anni fa. Laporte e i suoi colleghi stimano che la polvere di  stelle rilevata in A2744_YD4 sia pari al peso di circa 6 milioni di volte la massa del nostro sole. “Questo significa che le esplosioni di supernove sono in grado di formare grandi quantità di polveri molto velocemente” – afferma Michalowski.

Laporte e i suoi colleghi hanno anche rilevato atomi di ossigeno caricati positivamente o ionizzati e tracce di idrogeno, che suggerisce che il gas della galassia è ionizzato.

La reionizzazione cosmica ha completamente riavviato l’universo in modo che gli atomi ionizzati piuttosto che quelli neutrali prevalessero nello spazio . La comprensione del passaggio da atomi neutrali a atomi ionizzati fornisce indizi di come le stelle e le galassie si siano evolute nell’universo primordiale. Scoprendo ossigeno ionizzato in una così remota galassia “fornisce evidenze che almeno una frazione di reionizzazione cosmica è stata causata da galassie come A2744_YD4” – afferma ancora Michalowski.

“Finora, gli astronomi hanno ragionato sulla storia precoce delle galassie contandole e osservando i loro colori” afferma il coautore dello studio Richard Ellis, un cosmologo della University College di Londra all’Osservatorio Sud-Europeo. Rilevando la polvere in un universo distante siamo ora in grado di prendere una nuova strada e di determinare quando le primissime galassie si sono formare, basandosi sempre sull’abbondanza di ossigeno, silicio e altri elementi più pesanti che possono contentere. Un minor ammontare di elementi pesanti indicherebbe la presenza di galassie sempre più giovani.

La rilevazione dell’ossigeno ionizzato potrebbe anche suggerire che un buco nero sia ancora appostato al centro della galassia A2744_YD4. Per i più scettici, lo studio suggerisce che l’ossigeno ionizzato, osservato grazie ai segnali che esso emette nelle lunghezze d’onda dell’ordine dei millimetri, è improbabile che sia generato da stelle giovani. Un’altra forte sorgente di radiazioni ionizzanti, come un buco nero, potrebbe essere la spiegazione di queste rilevazioni, ma ad oggi, sfortunamente, gli scienziati dello studio, non hanno prove tangibili della sua esistenza nella galassia A2744_YD4 – conclude Ellis; si tratta e rimane solo una mera speculazione scientifica.