Sette galassie dell'Universo primordiale osservate da Hubble: UDFj-39546284 è ora la più antica e distante mai vista

Credit: NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the UDF 2012 Team

Il telescopio spaziale Hubble non smette di stupire: gli astronomi hanno scoperto un inedito gruppo di sette galassie primitive che si sono formate più di 13 miliardi di anni fa, quando l'Universo aveva meno del 4% della sua età attuale.

Tra le nuove scoperte, la galassia UDFj-39546284 che probabilmente esisteva quando l’Universo aveva solo 380 milioni di anni di età ed ora, detiene il primato della galassia più lontana e più antica mai osservata.
Le altre sei del gruppo, invece, si sono formate meno di 600 milioni di anni dopo il Big Bang che ha creato il nostro Universo 13,7 miliardi di anni fa.

UDFj-39546284 era già stata osservata in precedenza ma ritenuta più giovane.
Grazie alle nuove osservazioni fatte con Hubble Space Telescope, la datazione è stata più accurata.

Queste sono le immagini più profonde ottenute da Hubble che raccontano la storia del nostro Universo.

I risultati sono stati ottenuti scrutando una porzione limitata di cielo, chiamata Ultra Deep Field (UDF).
Nella campagna 2012, chiamata UDF12, un gruppo di astronomi guidati da Richard Ellis del California Institute of Technology a Pasadena, ha utilizzato la Wide Field Camera 3 (WFC 3) del Hubble per scrutare più in profondità le lunghezze d'onda vicino all'infrarosso.

Le osservazioni sono state effettuate nel corso di sei settimane nei mesi di agosto e settembre 2012 ed ora il team sta rendendo pubblici i primi dati.

I risultati supportano l'idea che le galassie si siano formate nel corso del tempo e possano aver fornito radiazione sufficiente a riscaldare, o ri-ionizzare, l'universo poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang.

Osservare l'Universo più in profondità significa guardare indietro nel tempo.
E' stato stimato che l'Universo ha 13,7 miliardi di anni: le galassie appena scoperte sono state viste a circa 350 - 600 milioni di anni dopo il Big Bang. La loro luce è appena giunta a noi.

Gli astronomi studiano l'Universo lontano nel vicino infrarosso perchè l'espansione dello spazio estende la luce ultravioletta e visibile dalle galassie verso le lunghezze d'onda infrarosse: questo fenomeno è chiamato "redshift", uno spostamento verso il rosso delle righe spettrali. Più è distante una galassia e più alto è il suo redshift.

La profondità maggiore delle nuove immagini di Hubble, insieme con una strategia di indagine accuratamente progettata, ha permesso di andare oltre gli studi precedenti, fornendo in tal modo quello che i ricercatori definiscono il primo censimento attendibile dell’epoca.

In particolare, la galassia UDFj-39546284, finora classificata con redshift 10, diventa ora la galassia più antica e distante mai osservata, datata 380 milioni anni dopo la nascita del nostro Universo dal Big Bang, corrispondente ad un redshift di 11,9.

Uno degli obiettivi principali del nuovo programma era quello di determinare quanto rapidamente il numero di galassie è aumentato con il tempo nell'Universo primordiale. Questa misura, a sua volta, è la chiave per capire la velocità con cui si sono formate le stelle.

"In primo luogo, abbiamo usato Hubble per esposizioni più lunghe. La profondità è essenziale per sondare in modo attendibile il primo periodo della storia cosmica. In secondo luogo, abbiamo usato i filtri colore di Hubble disponibili in modo molto efficace per misurare con maggiore precisione le distanze delle galassie”, ha spiegato Ellis.

Il team ha stimato le distanze delle galassie studiando i loro colori scelti con cura attraverso un set di quattro filtri a specifiche lunghezze d'onda del vicino infrarosso.
"Abbiamo aggiunto un filtro ed utilizzato esposizioni molto più lunghe per alcuni filtri rispetto a lavori precedenti, per respingere in maniera convincente la possibilità che alcune delle nostre galassie potevano essere oggetti in primo piano", ha spiegato un membro del team, James Dunlop dell'Istituto di Astronomia presso l'Università di Edimburgo in Scozia.

Gli astronomi hanno a lungo discusso se stelle calde in tali galassie lontane avrebbero potuto fornire radiazioni sufficienti a riscaldare l'idrogeno freddo che si è formato subito dopo il Big Bang. Questo processo, chiamato "re-ionizzazione", si dovrebbe essere verificato da 200 milioni a 1 miliardo anni dopo la nascita dell'Universo. La re-ionizzazione avrebbe reso l'Universo trasparente alla luce, permettendo agli astronomi di guardare indietro nel tempo.
Le galassie del nuovo studio sarebbero proprio di quest’epoca.

"I nostri dati confermano che la re-ionizzazione è un processo graduale, che si è verificato per diverse centinaia di milioni di anni, con le galassie che lentamente producevano le loro stelle ed elementi chimici", ha detto Robertson Brant della University of Arizona a Tucson. "Le galassie non si sono formate con un solo evento spettacolare. E' stato un processo graduale."