Riproduzione artistica di un gruppo di galassie circondate da enormi aloni di stelle. Le stelle sono troppo lontane per essere viste individualmente e quindi vengono rappresentate come un bagliore diffuso di colore giallo. L’esperimento razzo CIBER ha rilevato questo bagliore agli infrarossi. Crediti: NASA/JPL-Caltech
Un bagliore cosmico diffuso. E’ quello rilevato dall’esperimento CIBER condotto dagli astronomi della Caltech (California) e della NASA.
Secondo Jamie Bock e Michael Zemcov, la spiegazione è che la luce cosmica – come descritto nell’articolo pubblicato sulla rivista Science – provenga da stelle che sono stati strappate dalle loro galassie e scagliate nello spazio nella fase di collisione e fusione con altre galassie.
La scoperta suggerisce che molte di queste stelle permeano quello che è stato pensato essere uno spazi scuro tra le galassie, formando in realtà un mare interconnesso di stelle. «Misurare tali grandi fluttuazioni ci ha sorpreso, ma abbiamo effettuato molti test per dimostrare l’affidabilità dei risultati», dice Zemcov.
Anche se non possono essere viste singolarmente, «la luce totale prodotta da queste stelle randagi è circa uguale alla luce di sfondo che abbiamo da singoli galassie», aggiunge Bock.
In studi precedenti, con lo Spitzer Space Telescope della NASA, si era osservato lo sfondo cosmico a raggi infrarossi, ipotizzando che questo bagliore dipendesse dal formarsi e accendere delle stelle appena dopo il Big Bang. Altri, invece, sostenevano che la luce avesse origine da stelle strappate dalle loro galassie in tempi più recenti.
CIBER è stato progettato proprio per risolvere questo mistero. L’idea è stata di Asantha Cooray, che aveva pensato di studiare le galassie misurando la loro struttura su larga scala. Bock ha spiegato: «Le galassie si formano in aloni di materia oscura e mostrano una tendenza a raggrupparsi. Asantha ha avuto la brillante idea di misurare questa struttura dalle mappe: è molto più facile per noi realizzare una mappa scattando una foto con una piccola telecamera dallo spazio, che misurare una per una deboli galassie con un grande telescopio». Cooray originariamente aveva sviluppato questo approccio per le bande dell’infrarosso osservate da Herschel dell’Agenzia Spaziale Europea, ormai fuori uso. «Con il suo specchio dal diametro di 3,5 metri, Herschel era però troppo piccolo per contare tutte le galassie». Bock ha poi aggiunto: «Nel frattempo, avevo lavorato su degli esperimenti con dei razzi capaci di guardare nel vicino infrarosso e ho pensato di utilizzarli per studiare il fondo extragalattico». La luce extragalattica di fondo non è altro che la radiazione elettromagnetica emessa in tutte le lunghezze d’onda negli spettri ultravioletto, ottico e infrarosso in tutto l’Universo, ma per anni è stata un mistero.
Il CIBER consiste di tre strumenti principali, ognuno con diversi obiettivi scientifici progettati comunque per la misurazione della luce di fondo nel vicino infrarosso: l’Imager, il Low Resolution Spectrometer e il Narrow Band Spectrometer (che determina la luminosità della luce zodiacale, generata dalla polvere nel sistema solare che riflette la luce del Sole). Le misurazioni descritte in questo studio sono state realizzate con due telecamere grandangolari per la ricerca di oscillazioni su due lunghezze d’onda nel vicino infrarosso. Il bagliore dell’atmosfera superiore della Terra può interferire con CIBER, per questo motivo le misurazioni vengono eseguite nello spazio nel breve lasso di tempo necessario al razzo sonda suborbitale prima di scendere verso la superficie terrestre.
Il paper, nello specifico, si concentra sui dati raccolti durante il secondo e terzo volo nel 2010 e nel 2012, durante i quali i ricercatori hanno osservato la stessa parte del cielo in un momento diverso dell’anno. «Questa serie di voli è stata molto utile per acquisire completa fiducia nei risultati ottenuti», ha aggiunto Zemcov. «Per il volo finale, abbiamo deciso di rimanere più tempo al di sopra dell’atmosfera e abbiamo optato per un volo non-recuperato nell’Oceano Atlantico con un razzo a quattro stadi». Sulla base dei dati provenienti da questi due lanci, i ricercatori hanno scoperto diverse oscillazioni, ma i dati hanno avuto bisogno di un’operazione di ripulitura dalle emissioni derivanti dal sistema solare, dalle stelle, dalla luce delle stelle sparse nella Via Lattea e dale galassie conosciute. Quello che rimane è la luce extragalattica di fondo. Confrontando i risultati di CIBER con le misurazioni di Spitzer a lunghezze d’onda più lunghe, gli esperti hanno ottenuto uno spettro con un colore blu intenso e brillante nelle bande analizzate da CIBER.
Zemcov ha spiegato che «le oscillazioni sembrano essere troppo luminose per poter essere attribuite alle prime galassie. Il colore è poi fin troppo blu: le prime galassie dovrebbero apparire, infatti, di un colore più rosso a causa della luce che viene assorbita dall’idrogeno». Il ricercatore ha detto che «stiamo osservando la luce delle stelle al di fuori delle loro galassie, ma sempre all’interno degli stessi aloni di materia oscura. Sono state le diverse interazioni gravitazionali tra galassie ad allontanarle dal loro luogo di nascita».
Nuove rilevazioni in futuro potranno verificare se queste stelle che vagano nel profondo cosmo sono la fonte del bagliore a raggi infrarossi rilevato dai razzi sonda.
Per saperne di più:
- Leggi QUI lo studio pubblicato su Science: “On the origin of near-infrared extragalactic background light anisotropy”, di Michael Zemcov et al.
- Visita il sito dell’esperimento CIBER