Comunicato Stampa

ALMA svela i segreti di un gigantesco "blob" spaziale

21 Settembre 2016

Un'equipe internazionale ha sfruttato il telescopio ALMA, insieme al VLT (Very Large Telescope) dell'ESO e altri telescopi, per scoprire la vera natura di un oggetto raro dell'Universo distante noto come "Blob Lyman-alfa". Finora gli astronomi non avevano capito che cosa faccia brillare così intensamente queste enormi nubi di gas, ma ora ALMA ha scovato, nel cuore di uno di questi oggetti, due galassie che stanno formando stelle con frenesia e questo processo illumina l'ambiente circostante. Queste due grandi galassie sono al centro di una moltitudine di galassie più piccole che sembrano nella fase iniziale di formazione di un ammasso di galassie massiccio. Si pensa che le due sorgenti ALMA evolveranno prima o poi in un'unica galassia ellittica gigante.

I "blob Lyman-alfa" (LAB, da Lyman-alpha Blob in inglese) sono gigantesche nubi di idrogeno gassoso, che raggiungono dimensioni di migliaia di anni luce, a distanze cosmiche elevate. Il nome rimanda alla lunghezza d'onda caratteristica della luce ultravioletta che emettono, nota come radiazione Lyman-alfa [1]. Dall'epoca della loro scoperta, i processi che producono i LAB sono stati un enigma astronomico. Ora le nuove osservazioni con ALMA potrebbero aver chiarito il mistero.

Uno dei più grandi "blob" Lyman-alfa che si conosca, e anche il più studiato, è SSA22-Lyman-alpha blob 1, o LAB-1. Nascosto nel cuore di un enorme ammasso di galassie nei primi stadi di formazione, è stato il primo di questi oggetti ad essere scoperto - nel 2000 - e si trova così lontano che la sua luce ha impiegato circa 11,5 miliardi di anni a raggiungerci.

Un'equipe di astronomi, il cui responsabile è Jim Geach, del Centre for Astrophysics Research dell'University of Hertfordshire, Regno Unito, ha usato le capacità insuperate di ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) di osservare la luce prodotta dalle fredde nubi di polvere nelle galassie lontane per scrutare nel profondo di LAB-1. E ciò ha permesso di isolare molte sorgenti di radiazione sub-millimetrica [2].

Gli astronomi hanno quindi combinato le immagini di ALMA con osservazioni prese dallo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO, per produrre una mappa dell'emissione Lyman-alfa. Si è così visto che le sorgenti ALMA si trovano nel cuore del "blob" Lyman-alfa, dove formano stelle a un tasso almeno 100 volte più alto di quello della Via Lattea.

Immagini profonde ottenute dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e spettroscopia ottenuta all'Osservatorio Keck [3] hanno inoltre mostrato che le sorgenti ALMA sono circondate da numerose galassie più deboli che potrebbero bombardare le sorgenti centrali con il loro materiale, contribuendo a sostenere l'alto tasso di formazione di stelle.

L'equipe si è quindi dedicata a una sosfisticata simulazione della formazione delle galassie per dimostrare che la nube gigante di emissione Lyman-alfa potrebbe essere spiegata se la luce ultravioletta prodotta dalla formazione stellare nelle sorgenti ALMA si diffonde nell'idrogeno gassoso circostante. L'effetto sarebbe proprio il "blob" Lyman-alfa che vediamo.

Jim Geach, primo autore dell'articolo, spiega: "Pensate a un lampione in una notte di nebbia - vedete un chiarore diffuso perchè la luce del lampione viene dispersa dalle minuscole gocce d'acqua della nebbia. Qui avviene un fenomeno simile, dove il lampione è una galassia che forma furiosamente nuove stelle e la nebbia è un'enorme nube di gas intergalattico. Le galassie illuminano il proprio ambiente".

Capire come si formano ed evolvono le galassie è una sfida importante. Gli astronomi pensano che i "blob" Lyman-alfa siano importanti perchè sembrano essere i luoghi in cui si formano le galassie più massicce dell'Universo. In particolare, la luminosità diffusa in Lyman-alfa fornisce informazioni su cosa accade nelle nubi di gas primordiale che circondano le giovani galassie, una regione molto difficile da studiare ma cruciale per la nostra comprensione.

Jim Geach conclude: "La cosa più entusiasmante di questi grumi di gas è che ci danno uno scorcio raro di quello che accade a queste giovani galassie in crescita. Per molto tempo l'origine della luminosità Lyman-alfa estesa è stata controversa. Ma combinando le nuove osservazioni con simulazioni all'avanguardia pensiamo di aver risolto l'enigma che dura da almeno 15 anni: Lyman-alpha Blob-1 è il sito di formazione di una galassia ellittica massiccia che un giorno sarà al centro di un ammasso di galassie gigantesco. Stiamo vedendo un'istantanea del processo di assemblaggio di quella galassia, 11,5 miliardi di anni fa".

Note

[1]  Gli elettroni, di carica negativa, che in un atomo orbitano attorno al nucleo, di carica positiva, hanno livelli di energia quantizzati. Possono cioè esistere solo in particolari stati di energia e possono passare solo tra l'uno e l'altro di questi guadagnando o perdendo precise quantità di energia (quanti). La radiazione Lyman-alfa viene prodotta quando gli elettroni degli atomi di idrogeno cadono dal penultimo all'ultimo livello di energia, quello più basso. La quantità precisa di energia persa viene rilasciata sotto forma di luce con una particolare lunghezza d'onda, nella parte ultravioletta dello spettro, che gli astronomi possono rilevare con telescopi spaziali o sulla Terra, nel caso di oggetti con spostamento verso il rosso (redshift). Per LAB-1, a un redshift z ~ 3, la luce Lyman-alfa è ricevuta a Terra nella banda della luce visibile.

[2] La risoluzione è la capacità di vedere separati due oggetti vicini. A bassa risoluzione, diverse sorgenti luminose a una certa distanza appaiono come un singolo punto brillante e solo più da vicino si possono distinguere le singole sorgenti. l'alta risoluzione di ALMA ha risolto quello che in precedenza sembrava essere un unico blob in due sorgenti distinte.

[3] Gli strumenti utilizzati sono stati lo spettrografo Space Telescope Imaging (STIS) montato sul telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e il Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration (MOSFIRE) montato sul telescopio Keck 1 delle Hawaii.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato presentato nell'articolo “ALMA observations of Lyman-α Blob 1: Halo sub-structure illuminated from within” di J. Geach et al., che verrà pubblicato dalla rivista Astrophysical Journal.

L'equipe è composta da J. E. Geach (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Hatfield, Regno Unito), D. Narayanan (Department of Physics and Astronomy, Haverford College, Haverford PA, USA; Department of Astronomy, University of Florida, Gainesville FL, USA), Y. Matsuda (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Giappone; The Graduate University for Advanced Studies, Mitaka, Tokyo, Giappone), M. Hayes (Stockholm University, Department of Astronomy and Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics, Stockholm, Svezia), Ll. Mas-Ribas (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, Oslo, Norvegia), M. Dijkstra (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, Oslo, Norvegia), C. C. Steidel (California Institute of Technology, Pasadena CA, USA), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Canada), R. Feldmann (Department of Astronomy, University of California, Berkeley CA, USA), A. Avison (UK ALMA Regional Centre Node; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, The University of Manchester, Manchester, Regno Unito), O. Agertz (Department of Physics, University of Surrey, Guildford, Regno Unito), Y. Ao (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Giappone), M. Birkinshaw (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol, Regno Unito), M. N. Bremer (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol, Regno Unito), D. L. Clements (Astrophysics Group, Imperial College London, Blackett Laboratory, London, Regno Unito), H. Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spagna; Universidad de La Laguna, Astrofísica, La Laguna, Tenerife, Spagna), D. Farrah (Department of Physics, Virginia Tech, Blacksburg VA, USA), C. M. Harrison (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Durham, Regno Unito), M. Kubo (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Giappone), M. J. Michałowski (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito), D. Scott (Department of Physics & Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada), M. Spaans (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Paesi Bassi), J. Simpson (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito), A. M. Swinbank (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Durham, Regno Unito), Y. Taniguchi (The Open University of Japan, Chiba, Giappone), E. van Kampen (ESO, Garching, Germania), P. Van Der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Paesi Bassi), A. Verma (Oxford Astrophysics, Department of Physics, University of Oxford, Oxford, Regno Unito) and T. Yamada (Astronomical Institute, Tohoku University, Miyagi, Giappone).

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS),  in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI).

La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

Links

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• Fotografie di ALMA
• Fotografie del VLT

Contatti

Jim Geach
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, UK
E-mail: j.geach@herts.ac.uk

Matthew Hayes
Stockholm University
Stockholm, Sweden
Tel.: +46 (0)8 5537 8521
E-mail: matthew@astro.su.se

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
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E-mail: rhook@eso.org

Anna Wolter (press contact Italia)
Rete di divulgazione scientifica dell'ESO e INAF-Osservatorio Astronomico di Brera
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Tel.: +39 02 72320321
E-mail: eson-italy@eso.org

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