Il profondo sguardo di Hubble su Pandora e sull'Universo intero

Immagine dell’ammasso di galassie Abell 2744, detto anche Pandora, visto dal Hubble Space Telescope. La gravità dell’ammasso ha piegato lo spaziotempo intorno a se così tanto da fare da lente alla luce di galassie miliardi di anni più lontane. Credit: NASA/ESA/J. Lotz/M. Mountain/A. Koekemoer, HFF Team (STScl).

L’ammasso galattico Abell 2744, noto anche come Ammasso di Pandora, ha avuto una storia estremamente violenta. L’immagine che vedete è un’istantanea appena ripresa dal telescopio spaziale Hubble nell’ambito del programma di ricerca Frontier Fields (questa è la prima foto pubblicata).

L’ammasso era già stato osservato dagli astronomi nel 2011, che avevano scoperto tracce di numerose e grandi collisioni al suo interno, con effetti che non erano mai stati osservati altrove. Vicino al centro dell’immagine potete vedere un gruppo di galassie ellittiche nebulose e spirali colorate che si deformano sotto la reciproca attrazione. Ma un’altra cosa per cui gli astronomi sono tornati ad osservare Pandora ha a che fare con l’effetto di cui abbiamo già parlato in queste pagine.

Primo piano di alcuni archi di lontane galassie, che si intravedono intorno al centro dell’ammasso Pandora. (Photocredit: NASA/ESA/Hubble/STScl).

Ricordate la lente gravitazionale? Ecco, questo gruppo di galassie ne è un exemplum, come se l’Universo intero si dischiudesse da questa immagine. Gli archi che sembrano disegnati nella foto sono in realtà immagini distorte di galassie remote, la cui luce è stata ingrandita dalla deformazione dello spaziotempo causata dalla gravità di Pandora.

Hubble e Spitzer non finiscono di stupirci. Hanno unito le forze per osservare l’Universo così com’era 13.2 miliardi di anni fa, cioè solo 500 milioni di anni dopo la sua nascita. I nuovi dati hanno svelato alcune galassie sorprendentemente brillanti, che sono da 10 a 20 volte più luminose rispetto a qualsiasi altra cosa dell’epoca.

Garth Illingworth, studioso dell’Università della California, Santa Cruz, ha spiegato che la scoperta di queste galassie è arrivata grazie alle peculiarità funzionali dei due telescopi, ma che le galassie si trovano proprio al limite estremo di ciò che gli strumenti a nostra disposizione ci permettono di vedere. “Stiamo raggiungendo 13.2 miliardi di anni luce, cioè 96% della vita dell’universo!” ha spiegato Illingworth, parlando alla riunione dell’American Astronomical Society, che si tiene questa settimana a Washington. “Si tratta di un’impresa davvero incredibile da parte di Hubble e Spitzer”.

Quasi ogni punto che vedete qui immortalato dall’azione congiunta di Hubble e Spitzer è una lontana galassia, e alcune risalgono agli albori del cosmo. (Photocredit: NASA/ESA/G. Illingworth/STScl/Yale University, R. Bouwens).

Illingworth ha spiegato che, tipicamente, queste galassie sono estremamente difficili da vedere perché sono molto pallide. Ma queste galassie sono da 15 a 20 percento più luminose rispetto a quelle che gli astronomi sono abituati a vedere con questo redshift. Il motivo per cui sono così luminose è l’esplosione di nuova formazione stellare di cui sono protagoniste. La più luminosa tra di loro sta producendo stelle circa 50 volte più velocemente rispetto alla Via Lattea. Anche se queste galassie, per dimensioni, rappresentano un ventesimo soltanto della Via Lattea, contengono probabilmente un miliardo di stelle ammassate tutte insieme.

Nell’immagine potete vedere le galassie più lontane, viste nell’infrarosso, come pallini rossi, ed ingranditi a destra. (Photocredit: NASA).

Le galassie sono state rilevate inizialmente con Hubble, e gli astronomi erano riusciti a misurare la quantità di nuove stelle che producevano e quanto erano grandi. Ma è stato grazie a Spitzer che gli astronomi sono riusciti a misurare con precisione la loro massa, ottenendo così molte informazioni preziose sull’evoluzione delle prime galassie.

“Questa è la prima misurazione mai fatta della densità di massa delle galassie quando l’universo aveva solo 500 milioni di anni di età.” ha spiegato Illingworth. “Queste galassie sono 1 miliardo di volte più massicce del nostro Sole che potrebbe sembrarci tantissimo (e per l’epoca lo era), ma sono solo 1% della massa di una galassia media attuale, come la Via Lattea.” Queste sono solo le stime iniziali derivate, in prima approssimazione, dall’analisi dei dati.  Ma i margini di miglioramento sono ampi: a questo servirà la prossima generazione di telescopi terrestri e spaziali, con un nome su tutti: il James Webb Space Telescope.

Paper di riferimento:

Hakim Atek et alii., Probing the z>6 Universe with the first Hubble Frontier Fields cluster Abell 2744, in arXiv.org.

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