Stelle in formazione sotto gli occhi di ALMA

Dalle Ande cilene arriva un'altra incredibile immagine dell' Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ( ALMA) che è riuscito ad osservare un anello di Einstein con un dettaglio senza precedenti.

L'immagine, prodotta nell'ambito della campagna " ALMA Long Baseline", ha addirittura una risoluzione maggiore di quelle ottenute con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA. Riprende una galassia distante ingrandita da una lente gravitazionale e mostra incredibili particolari delle regioni di formazione stellare a ben 12 miliardi di anni luce dalla Terra.

Di seguito, un estratto del comunicato ESO.

La campagna "ALMA Long Baseline" ha prodotto alcune osservazioni meravigliose e raccolto informazioni con un dettaglio senza precedenti sulla popolazione dell'Universo vicino e lontano. Le osservazioni sono state effettuate alla fine del 2014 all'interno della campagna mirata alla galassia distante HATLAS J090311.6+003906, nota anche con il nome di SDP.81. La luce di questa galassia risente dell'effetto cosmico che va sotto il nome di lente gravitazionale. Una grande galassia che si trova tra SDP.81 e ALMA funge da lente, distorcendo la luce della galassia più distante e creando un esempio quasi perfetto di un fenomeno chiamato "anello di Einstein" (un tipo speciale di lente gravitazionale, in cui la Terra, la galassia di primo piano e la galassia di fondo sono perfettamente allineate, creando una distorsione armoniosa sotto forma di anello di luce). La galassia ingrandita ci appare in un'epoca in cui l'Universo aveva solo il 15% dell'età attuale, solo 2,4 miliardi di anni dopo il Big Bang. La luce ha impiegato più del doppio dell'eta' della Terra per raggiungerci (11,4 miliardi di anni), girando anche intorno a una galassia massiccia sulla linea di vista, relativamente vicina a noi a soli quattro miliardi di anni luce.

Almeno sette diversi gruppi di scienziati hanno analizzato in modo indipendente i dati di SDP.81 presi da ALMA. Questa raffica di articoli scientifici ha disseminato informazioni senza precedenti sulla galassia, rivelandone dettagli sulla struttura, il contenuto, il moto e altre caratteristiche fisiche.

ALMA funziona come un interferometro. In poche parole, le antenne della schiera funzionano in sincronia perfetta per raccogliere la luce come un enorme telescopio virtuale (l'abilità di ALMA di vedere i dettagli più minuti viene realizzata quando le antenne sono alla distanza maggiore possibile, fino a 15 chilometri di distanza.). Di conseguenza, le nuove immagini di SDP.81 hanno una risoluzione di circa 6 volte maggiore di quelle ottenute nell'infrarosso con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA.
Da questi dati si possono misurare dettagli fino a 0,023 arcsec, o 23 milliarcosecondi. Hubble ha osservato questa regione in infrarosso vicino, con una risoluzione di circa 0,16 arcsec. Osservando a lunghezze d'onda più corte, Hubble può raggiungere una risoluzione migliore, fino a 0,022 arcsec nel vicino Ultravioletto. La risoluzione di ALMA può essere modificata a seconda del tipo di osservazione spostando le antenne più lontane o più vicine. Per queste osservazioni è stata usata la massima distanza raggiungibile, ottenendo perciò la maggior risoluzione possibile.

I modelli sofisticati degli astronomi svelano la struttura fine, mai vista prima, all'interno di SDP.81, sotto forma di nubi di polvere che si pensa contengano il gas molecolare freddo, da cui nasceranno stelle e pianeti. Questi modelli sono in grado di correggere le distorsioni prodotte dalla lente gravitazionale.

Il risultato è che le osservazioni di ALMA sono così nitide che i ricercatori possono vedere i nodi di formazione stellare nella galassia fino a una dimensione di 200 anni luce, come osservare una versione gigante della Nebulosa di Orione che produce migliaia di volte stelle nuove dall'altra parte dell'Universo. Per la prima volta questo fenomeno è stato osservato a distanze così grandi.

" L'immagine della galassia ricostruita dai dati di ALMA è spettacolare", commenta Rob Ivison, coautore di due degli articoli e Direttore Scientifico dell'ESO. " L'enorme area di raccolta di ALMA, la grande separazione delle antenne e l'atmosfera stabile sopra il deserto di Atacama contribuiscono a ottenere dettagli finissimi nell'immagine e negli spettri. Ciò significa che abbiamo ottenuto osservazioni molto sensibili e informazioni su come si muovono le diverse parti della galassia. Possiamo studiare galassie dall'altra parte dell'Universo che si scontrano e creano enormi quantità di stelle. Questo è proprio quello che ci vuole per farmi saltar giù dal letto al mattino!".

Usando le informazioni spettrali raccolte da ALMA, gli astronomi hanno anche misurato come ruota la galassia lontana e ne hanno stimato la massa. I dati hanno mostrato che il gas in questa galassia è instabile: grumi di gas stanno collassando verso l'interno e diventeranno preso nuove regioni giganti di formazione stellare.

E' interessante notare che l'effetto di lente indica anche la presenza di un buco nero supermassiccio al centro della galassia che funge da lente. La parte centrale di SDP.81 è troppo debole per essere rivelata e ciò indica che la galassia in primo piano contiene un buco nero supermassiccio di massa pari a più di 200-300 milioni di volte la massa del Sole.

Il numero di articoli pubblicati in base a questa singola osservazione di ALMA mostra quanto entusiasmo sia stato generato dal potenziale di risoluzione e area di raccolta della luce di questo strumento. Mostra anche come ALMA permetterà agli astronomi di realizzare nuove scoperte nei prossimi anni, e porre nuove domande sulla natura della galassie lontane.