Comunicato Stampa

Mega-fusioni di galassie antiche

ALMA e APEX scoprono un conglomerato massiccio di galassie in formazione nell'Universo primordiale

25 Aprile 2018

I telescopi ALMA e APEX hanno scrutato nello spazio profondo - indietro fino al tempo in cui l'Universo aveva un decimo dell'età attuale - e sono stati testimoni dell'inizio di uno scontro cosmico di dimensioni gigantesche: l'imminente collisione di giovani galassie starburst. Gli astronomi ritenevano che questo tipo di eventi iniziasse solo circa tre miliardi di anni dopo il Big Bang, perciò sono rimasti molto sorpresi nel constatare che le nuove osservazioni mostravano che invece avvengono quando l'Universo è più giovane, circa la metà del previsto! Si pensa che questi antichi sistemi di galassie vadano a formare le strutture più massicce nell'Universo conosciuto, cioè gli ammassi di galassie.

Con i telescopi ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) e APEX (Atacama Pathfinder Experiment) due diversi gruppi internazionali di scienziati, capeggiati rispettivamente da Tim Miller della Dalhousie University in Canada e della Yale University negli USA e da Iván Oteo dell'Università di Edinburgh, Regno Unito, hanno scoperto dense concentrazioni di galassie decisamente sorprendenti, che stanno per fondersi formando il nucleo di quelli che, nel tempo, diventeranno colossali ammassi di galassie.

Andando a scrutare attraverso il 90% dell'Universo osservabile, l'equipe di Miller ha osservato un proto-ammasso di galassie, SPT2349-56. La luce di questo oggetto ha iniziato il suo viaggio verso di noi quando l'Universo aveva circa un decimo dell'età attuale.

Le singole galassie di questo denso accumulo cosmico sono galassie starburst e la concentrazione di formazione stellare vigorosa in questa regione così compatta la rende di gran lunga la più attiva mai osservata nell'Universo primordiale. Lì nascono migliaia di stelle ogni anno, rispetto a una sola nella nostra Via Lattea.

Il gruppo di Oteo aveva già scoperto, grazie a osservazioni combinate di ALMA e APEX, una simile mega-fusione formata da dieci galassie con formazione stellare, soprannominato il "nucleo polveroso rosso" a causa dei colori molto rossi.

Iván Oteo spiega perchè questi oggetti sono inaspettati: "Si pensa che il ciclo di vita di queste galassie starburst polverose sia relativamente breve, poichè consumano il loro gas a un tasso eccezionalmente rapido. In ogni momento, in ogni angolo dell'Universo, queste galassie sono di solito una minoranza. Trovarne così numerose, tutte luminose nello stesso momento, è sconcertante. C'è ancora qualcosa da capire."

Questi ammassi di galassie in formazione sono stati identificati per la prima volta come deboli macchie di luce con il Telescopio del Polo Sud e con l'Osservatorio spaziale Herschel. Osservazioni successive con ALMA e APEX hanno mostrato che avevano una struttura insolita e hanno confermato che la luce proviene da un'epoca molto precedente del previsto - appena 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang.

Le nuove osservazioni di ALMA ad alta risoluzione hanno finalmente rivelato che le due deboli luci non sono oggetti singoli, ma sono in realtà composti rispettivamente da quattordici e dieci galassie massicce, ciascuna entro un raggio paragonabile alla distanza tra la Via Lattea e le vicine Nubi di Magellano.

"Queste scoperte ottenute da ALMA sono solo la punta dell'iceberg: ulteriori osservazioni con il telescopio APEX mostrano che il vero numero di galassie con formazione stellare è probabilmente tre volte più alto. Osservazioni in corso con lo strumento MUSE installato sul VLT dell'ESO stanno identificando ulteriori galassie," commenta Carlos De Breuck, un astronomo dell'ESO.

Modelli correnti teorici e computazionali suggeriscono che i proto-ammassi massicci come questi avrebbero dovuto impiegare un tempo molto più lungo per evolversi. Usando i dati di ALMA, con la sua risoluzione e sensibilità superiore, come input per simulazioni al computer molto sofisticate, i ricercatori possono studiare la formazione degli ammassi meno di 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang.

"Come questa assemblea di galassie sia diventata così grande così in fretta rimane ancora oscuro. Non è stata ammonticchiata lentamente nel corso di miliardi di anni, come gli astronomi si sarebbero aspettati. La scoperta offre una grande opportunità di studiare come le galassie massicce si siano incontrare per formare un ammasso di galassie così grande." afferma Tim Miller, dottorando della Università di Yale e primo autore di uno degli articoli.

Ulteriori Informazioni

Questa scoperta è stata presentata in due articoli: “The Formation of a Massive Galaxy Cluster Core at z = 4.3”, di T. Miller et al., pubblicato dalla rivista Nature, e “An Extreme Proto-cluster of Luminous Dusty Starbursts in the Early Universe”, di I. Oteo et al., pubblicato dalla rivista Astrophysical Journal.

Il gruppo di Miller è così composto: T. B. Miller (Dalhousie University, Halifax, Canada; Yale University, New Haven, Connecticut, USA), S. C. Chapman (Dalhousie University, Halifax, Canada; Institute of Astronomy, Cambridge, Regno Unito), M. Aravena (Universidad Diego Portales, Santiago, Cile), M. L. N. Ashby (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), C. C. Hayward (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA; Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute, New York, New York, USA), J. D. Vieira (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germania), A. Babul (University of Victoria, Victoria, Canada) , M. Béthermin (Aix-Marseille Université, CNRS, LAM, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), C. M. Bradford (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA; Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, USA), M. Brodwin (University of Missouri, Kansas City, Missouri, USA), J. E. Carlstrom (University of Chicago, Chicago, Illinois USA), Chian-Chou Chen (ESO, Garching, Germania), D. J. M. Cunningham (Dalhousie University, Halifax, Canada; Saint Mary’s University, Halifax, Nova Scotia, Canada), C. De Breuck (ESO, Garching, Germania), A. H. Gonzalez (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), T. R. Greve (University College London, Gower Street, London, Regno Unito), Y. Hezaveh (Stanford University, Stanford, California, USA), K. Lacaille (Dalhousie University, Halifax, Canada; McMaster University, Hamilton, Canada), K. C. Litke (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), J. Ma (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), M. Malkan (University of California, Los Angeles, California, USA) , D. P. Marrone (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), W. Morningstar (Stanford University, Stanford, California, USA), E. J. Murphy (National Radio Astronomy Observatory, Charlottesville, Virginia, USA), D. Narayanan (University of Florida, Gainesville, Florida, USA), E. Pass (Dalhousie University, Halifax, Canada), University of Waterloo, Waterloo, Canada), R. Perry (Dalhousie University, Halifax, Canada), K. A. Phadke (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), K. M. Rotermund (Dalhousie University, Halifax, Canada), J. Simpson (University of Edinburgh, Royal Observatory, Blackford Hill, Edinburgh; Durham University, Durham, Regno Unito), J. S. Spilker (Steward Observatory, University of Arizona, Tucson, Arizona, USA), J. Sreevani (University of Illinois, Urbana, Illinois, USA), A. A. Stark (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, Massachusetts, USA), M. L. Strandet (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germania) e A. L. Strom (Observatories of The Carnegie Institution for Science, Pasadena, California, USA).

Il gruppo di Oteo è così composto: I. Oteo (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito; ESO, Garching, Germania), R. J. Ivison (ESO, Garching, Germania; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito), L. Dunne (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito; Cardiff University, Cardiff, Regno Unito), A. Manilla-Robles (ESO, Garching, Germania; University of Canterbury, Christchurch, Nuova Zelanda), S. Maddox (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito; Cardiff University, Cardiff, Regno Unito), A. J. R. Lewis (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito), G. de Zotti (INAF-Osservatorio Astronomico di Padova, Padova, Italia), M. Bremer (University of Bristol, Tyndall Avenue, Bristol, Regno Unito), D. L. Clements (Imperial College, London, Regno Unito), A. Cooray (University of California, Irvine, California, USA), H. Dannerbauer (Instituto de Astrofíısica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spagna; Universidad de La Laguna, Dpto. Astrofísica, La Laguna, Tenerife, Spagna), S. Eales (Cardiff University, Cardiff, Regno Unito), J. Greenslade (Imperial College, London, Regno Unito), A. Omont (CNRS, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, Francia; UPMC Univ. Paris 06, Paris, Francia), I. Perez–Fournón (University of California, Irvine, California, USA; Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spagna), D. Riechers (Cornell University, Space Sciences Building, Ithaca, New York, USA), D. Scott (University of British Columbia, Vancouver, Canada), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Paesi Bassi), A. Weiß (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germania) e Z-Y. Zhang (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, Regno Unito; ESO, Garching, Germania).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e di gran lunga l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, 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 e l'Australia come partner strategico. 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 APEX e di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente, sulla piana di Chajnantor. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope o ELT (significa Telescopio 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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• Articolo scientifico (Oteo et al.)
• Fotografie di APEX
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1812.