Il VLT trova stelle di prima generazione nella galassia CR7

Grazie al VLT ( Very Large Telescope) dell' ESO, un gruppo di astronomi, guidati da David Sobral, dell'Institute of Astrophysics and Space Sciences, della Faculty of Sciences dell'Università di Lisbona in Portogallo e del Leiden Observatory nei Paesi Bassi, ha scoperto la galassia più brillante del primo Universo. Al suo interno sono state identificate stelle di prima generazione, ossia gli oggetti massicci e brillanti che hanno prodotto i primi elementi pesanti della storia, finora solo previsti dalle teorie.

Qui sotto il comunicato ESO.

Gli astronomi hannno teorizzato a lungo l'esistenza di una prima generazione di stelle - note come stelle di Popolazione III - nate dalla materia primordiale del Big Bang. Tutti gli elementi chimici più pesanti - ossigeno, azoto, carbonio e ferro, essenziali per la vita - sono stati prodotti all'interno delle stelle. Ciò significa che le prime stelle devono essersi formate dagli unici elementi che già esistevano: idrogeno, elio e tracce di litio.

Queste stelle di Popolazione III sarebbero state 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 è stata inconcludente.

Un'equipe guidata da David Sobral, dell'Institute of Astrophysics and Space Sciences, della Faculty of Sciences dell'Università di Lisbona in Portogallo, e del Leiden Observatory nei Paesi Bassi, ha usato il VLT dell'ESO per sbirciare nell'antico Universo, verso un periodo noto come re-ionizzazione, all'incirca 800 milioni di anni dopo il Big Bang. Invece di svolgere uno studio ristretto ma profondo, in una piccola area di cielo, hanno ampliato la visuale per produrre la survey di galassie distanti più estesa cha mai sia stata tentata.

Il loro studio dilatato è stato realizzato grazie al VLT con la collaborazione dell'Osservatorio W.M. Keck e del telescopio Subaru così come del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA. L'equipe ha scoperto - e confermato - un numero di galassie molto giovani e soprendentemente brillanti. Una di queste, indicata come CR7 (da " COSMOS Redshift 7", una misura della sua posizione in termini di tempo cosmico - vedi l' approfondimento di Marco Di Lorenzo N.d.R. - mentre "COSMOS" è una piccola zona di cielo nella costellazione del Sestante), era un oggetto eccezionalmente raro, la galassia di gran lunga più brillante mai osservata in questa fase del'Universo. Con la scoperta di CR7 e altre galassie brillanti, lo studio poteva considerarsi già un successo, ma ulteriori indagini hanno fornito altre notizie stimolanti.

Gli strumenti X-shooter e SINFONI sul VLT hanno trovato in CR7 una forte emissione dell'elio ionizzato ma - sorprendentemente - nessun segno di elementi più pesanti in una zona brillante della galassia. Ciò significa che l'equipe ha scoperto la prima evidenza significativa della presenza di gruppi di stelle di Popolazione III che hanno ionizzato il gas all'interno di una galassia nell'Universo primevo.

" La scoperta ha messo in crisi fin dall'inizio le nostre aspettative", ha detto David Sobral, " poichè non ci aspettavamo di trovare una galassia così brillante. Successivamente, scoprendo un pezzo per volta la natura di CR7, abbiamo capito che non solo avevamo trovato la galassia distante più luminosa, ma abbiamo anche iniziato a capire che aveva tutte le caratteristiche previste per le 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".

All'interno di CR7, sono stati trovati ammassi di stelle più blu e un pò più rossi, a indicare che la formazione di stelle di Popolazione III è avvenuta a ondate - come previsto. Ciò che l'equipe ha osservato direttamente è stata l'ultima ondata di stelle di Popolazione III, come a dire che queste stelle dovrebbero essere più facili da trovare di quanto si pensasse: si trovano tra le stelle normali, nelle galassie più brillanti, non solo nelle prime galassie più piccole e più deboli, tanto fioche da essere veramente difficili da studiare.

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 scoperto che questi si sono formati all'inizio dell'Universo, dalla prima generazione di stelle. Con questa scoperta, stiamo davvero iniziando a vedere questi oggetti per la prima volta".

Ulteriori osservazioni con il VLT, con ALMA e con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA sono previste per confermare che sono state osservate veramente stelle di Popolazione III e per cercare di indentificarne ulteriori esempi.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal: "Evidence for PopIII-like stellar populations in the most luminous Lyman-α emitters at the epoch of re-ionisation: spectroscopic confirmation", di David Sobral et al.