Osservazioni nell’universo lontano per comprendere come si formano stelle

Le antenne del Very Large Array. Credit: NRAO/AUI/NSF. Fonte National Radio Astronomy Observatory: https://science.nrao.edu/facilities/evla

La luce emessa dal nostro Sole impiega otto minuti circa per raggiungere la Terra. Ma la luce irragiata da stelle di galassie molto lontane impiega un tempo estremamente grande per raggiungere il nostro pianeta, anche miliardi di anni.

Greg Rudnick, Assistente Professore di Fisica presso l’Università del Kansas, osserva uno dei primi ammassi di galassie conosciuti che si trova a 10 miliardi di anni luce di distanza. A causa di questo aspetto naturale (ossia che la luce impiega un tempo finito per propagarsi nel vuoto, tenendo conto che ha una velocità di quasi 300 000 chilometri al secondo), ora si sta cercando di scattare una “foto istantanea” dell’Universo quando era 10 miliardi di anni più giovane, cioè quasi 4 miliardi di anni dopo il Big Bang.

Per il docente americano Rudnick questo periodo è di vitale importanza perchè in quel periodo di tempo si è registrato il più alto tasso di formazione stellare in galassie in formazione.

“Guardare galassie che si trovano a 9-10 miliardi di anni luce di distanza, significa osservarle quando l’Universo avevo solo un 20-30% della sua età attuale” ha affermato Rudnick. “Stiamo letteralmente guardando indietro nel tempo. Così, possiamo osservare galassie indietro nel tempo e misurare quante stelle si trovavano in ciascuna di esse; possiamo osservare inoltre le galassie mentre stavano fomando stelle con un tasso di formazione molto più alto di quello attuale”.

Rudnick compie le sue osservazioni utilizzando l’Expanded Very Large Array, un gigantesco Osservatorio di Radioastronomia nel New Mexico. EVLA, che consiste di 27 antenne del diametro 25 metri (82 piedi), reso famoso nel film Contact, nato dal famoso libro dell’astronomo americano Carl Sagan.

Un esempio di ammasso di galassie ci viene fornito da questa immagine ottenuta dall’Hubble Space Telescop. Fonte Hubble Site:  http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2006/51/image/a/format/web_print/

Lo spiegamento di antenne del radio telescopio permetterà a Rudnick di stimare l’abbondanza di gas molecolare presente in un ammasso di sette galassie. “Le stelle si formano da ammassi di gas molecolare. Quindi, misurando la quantità di gas molecolare presente potremo avere maggiori informazioni sul combustibile a disposizione per la formazione stellare in giovani galassie” ha continuato Rudnick.

Rudnick dirigerà alcune delle osservazioni più approfondite mai fatte prima alla ricerca di monossido di carbonio nell’universo lontano. Il biossido di carbonio (anidride carbonica) è una molecola facile da rilevare e che è la molecola rivelatrice dell’idrogeno molecolare, mattone fondamentale per nuove stelle.

“Vogliamo misurare la quantità di gas” ha affermato Rudnick. “Vogliamo misurare quanto a lungo potrà durare quel combustibile tenendo conto della velocità con cui si stanno formando nuove stelle, ma anche se il gas è sufficiente a rifornire la regione per un tempo molto lungo, o se è in procinto di spegnersi. Osservando il movimento di queste molecole di gas è possibile capire quanto veloce il gas nella galassia ruota e a sua volta ci darà informazioni sulla massa totale della galassia”.

Dato che molte galassie si trovano in una piccola regione del cielo, Rudnick può osservare più oggetti contemporaneamente, che rendono le sue osservazioni particolarmente buone. L’osservazione dell’ammasso di galassie lontano permetterà di scoprire nuove conoscenze di base nella comprensione di come il combustibile nella formazione stellare viene alterato quando molte galassie sono legate le une alle altre dalla loro reciproca forza gravitazionale.

La previsione dei modelli di formazione delle galassie afferma che il rifornimento di gas alle galassie viene interrotto quando esse vengono ad essere catturate in questi ammassi. Queste osservazioni permetteranno di darci il primo test di conferma dei modelli nel caso dell’universo lontano” ha concluso Rudnick.

Fonte Press Release del 6 dicembre 2011, KU – The University Of Kansas: http://www.news.ku.edu/2011/december/6/rudnick.shtml

Per ulteriori informazioni: Depatment of Physics and Astronomy: http://www.physics.ku.edu/

English Version – Press Release – The University of Kansas

It takes light from our closest star, the Sun, about eight minutes to reach Earth. But light that leaves stars in distant galaxies takes a lot more time to reach our planet — billions of years more.

Greg Rudnick, assistant professor of physics at the University of Kansas, is observing one of the earliest known clusters of galaxies, which is 10 billion light years away. Because of this “trick” of nature, he is getting a snapshot of the universe when it was 10 billion years younger than it is today, or only about 4 billion years after the Big Bang. For the KU researcher, this period is vital because it saw the highest pace of star formation in forming galaxies.

“If we look at galaxies that are 9 or 10 billion light years away, we’re seeing them when the universe was only 20 or 30 percent of its current age,” said Rudnick. “We’re literally looking back in time. So we can look at galaxies back then and measure how many stars were in each of them — and see that galaxies back then were forming stars at a much higher rate.”

Rudnick makes his observations using the Expanded Very Large Array — a vast radio astronomy observatory in New Mexico. The EVLA, consisting of 27 82-foot diameter antennas, was made famous in the movie “Contact.”

The radio telescope array will allow Rudnick to gauge the abundance of molecular gasses present in a cluster of seven galaxies. “Stars form from clouds of molecular gas. So measuring how much molecular gas there is tells us what the fuel supply for star formation was in young galaxies,” Rudnick said.

He will conduct some of the deepest-ever observations of carbon monoxide gas in the distant universe. Carbon monoxide is an easy-to-detect molecule that is a telltale sign of molecular hydrogen, the chief building block of new stars.

“We want to measure how much gas there is,” said Rudnick. “We want to measure how long that fuel supply will last given the rate in which it’s forming new stars. Is the gas enough to supply it for a long time, or is it about to shut off? By looking at the motion of these gas molecules, we can figure how fast the gas in the galaxy is moving around, and that in turn will tell us how much total mass there is in the galaxy.”

Because many galaxies are in a small area of the sky, Rudnick can observe multiple objects at once, which make his observations especially efficient. The observation of the distant galaxy cluster will break new ground in understanding how the fueling of star formation is altered when many galaxies are bound to each other by their mutual gravitational force.

“The prediction of galaxy formation models is that the gas supply of galaxies is cut off when they fall into these clusters. These observations will give us the first test of this in the distant universe,” said Rudnick.

Press Release  – The University Of Kansas: http://www.news.ku.edu/2011/december/6/rudnick.shtml

For more information: Depatment of Physics and Astronomy: http://www.physics.ku.edu/

Sabrina