Immagine di Alma e Hst di una giovane galassia circondata da un bozzolo di carbonio gassoso. Il colore rosso mostra la distribuzione del gas di carbonio ripreso combinando i dati Alma per 18 galassie. La distribuzione stellare fotografata da Hst è mostrata in blu. La dimensione dell’immagine è 3.8 x 3.8 arcosecondi, che corrisponde – alla distanza di 12.8 miliardi di anni luce – a 70mila x 70mila anni luce. Crediti: Alma (Eso/Naoj/Nrao), Nasa/Esa Hubble Space Telescope, Fujimoto et al.
Grazie all’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), i ricercatori hanno scoperto nubi giganti di carbonio gassoso distribuite attorno a giovani galassie, che si estendono fino a una distanza di ben 30mila anni luce. Si tratta della prima conferma che gli atomi di carbonio, prodotti da stelle nell’universo primordiale, si sono diffusi oltre le galassie. Il fatto che nessuno studio teorico avesse predetto queste nubi di carbonio attorno alle galassie ha sollevato qualche domanda sull’attuale comprensione dell’evoluzione cosmica.
«Abbiamo esaminato l’Alma Science Archive in maniera approfondita e raccolto tutti i dati che contengono segnali radio generati da ioni di carbonio in galassie presenti nell’universo primordiale, solo un miliardo di anni dopo il Big Bang», riporta Seiji Fujimoto, primo autore dell’articolo recentemente pubblicato su Astrophysical Journal e astronomo all’università di Copenhagen. «Combinando tutti i dati, abbiamo raggiunto una sensibilità senza precedenti. Ottenere un set di dati della stessa qualità con un’osservazione richiederebbe un tempo 20 volte superiore rispetto alle tipiche osservazioni Alma, che è quasi impossibile da raggiungere».
Elementi pesanti come carbonio e ossigeno non esistevano nell’universo al tempo del Big Bang. Si formarono più tardi dalla fusione nucleare nelle stelle. Tuttavia, non è ancora chiaro come questi elementi si diffondano in tutto l’universo. Gli astronomi hanno trovato elementi pesanti all’interno di piccole galassie ma non oltre i confini di quelle galassie, a causa della limitata sensibilità dei loro telescopi. Questo gruppo di ricerca ha sommato i deboli segnali disponibili nell’archivio dei dati di Alma e superato tali limiti in sensibilità.
«Le nubi di carbonio gassoso sono quasi cinque volte più grandi della distribuzione delle stelle nelle galassie, come osservato con il telescopio spaziale Hubble», spiega Masami Ouchi, professore presso l’Osservatorio astronomico nazionale del Giappone (Naoj) e l’università di Tokyo. «Abbiamo individuato enormi nubi diffuse che fluttuano nell’universo nero come il carbone».
Impressione artistica di una giovane galassia circondata da un’enorme nube gassosa. Crediti: Naoj
Quindi, come si sono formati questi bozzoli di carbonio? «Le esplosioni di supernova nella fase finale della vita di una stella espellono gli elementi pesanti formati nelle stelle», spiega Rob Ivison, dello European Southern Observatory. «Getti energetici e radiazioni provenienti da buchi neri supermassicci nei centri delle galassie potrebbero aiutare a trasportare il carbonio fuori dalle galassie e in tutto l’universo. Stiamo assistendo a questo processo di diffusione in corso, la prima forma di inquinamento ambientale nell’universo».
Il team di ricerca osserva che al momento i modelli teorici non sono in grado di spiegare la presenza di queste grandi nubi di carbonio attorno alle giovani galassie, suggerendo che probabilmente dovrebbero essere considerati nuovi processi fisici nelle simulazioni cosmologiche. «Le giovani galassie sembrano espellere una quantità di gas ricco di carbonio che supera di gran lunga le nostre aspettative», aggiunge Andrea Ferrara, professore alla Scuola Normale Superiore di Pisa e coautore dello studio.
Il team sta ora utilizzando Alma e altri telescopi presenti in tutto il mondo per esplorare ulteriormente le implicazioni della scoperta di questi deflussi galattici e degli aloni ricchi di carbonio, rilevati attorno alle galassie.
Per saperne di più:
- Leggi su Astrophysical Journal l’articolo “First Identification of 10 kpc [CII] Halo around Star-Forming Galaxies at z=5-7” di Seiji Fujimoto, Masami Ouchi, Andrea Ferrara, Andrea Pallottini, R. J. Ivison, Christoph Behrens, Simona Gallerani, Shohei Arata, Hidenobu Yajima, Ken Nagamine