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Una galassia lontana lontana, per davvero!

Un tuffo indietro nel tempo, all'origine dell'universo...
Un tuffo indietro nel tempo, all'origine dell'universo... Credits: NASA, ESA, B. Robertson (University of California, Santa Cruz), A. Feild (STScI)

Un remotissimo oggetto scoperto con il telescopio spaziale Hubble ha sbriciolato il record precedente, portandoci a soli 400 milioni di anni dal Big Bang!

 Spingendo al limite le capacità del Telescopio Spaziale per eccellenza, un team internazionale di astronomi ha scoperto l'oggetto più remoto dell'universo. Si tratta di GN-Z11, una galassia giovanissima (per come la vediamo adesso) e sorprendentemente luminosa, la cui luce è partita 13,4 miliardi di anni fa, quando l'universo aveva neanche il 3% dell'età attuale ed era 11 volte più piccolo di adesso. Come mostrato nell'animazione qui sotto, GN-Z11 si trova in direzione della costellazione dell'Orsa Maggiore e il suo colore è estremamente arrossato poichè la sua luce è stata "stirata" dall'espansione cosmica. 

 Questa galassia dall'aspetto irregolare e con magnitudine apparente poco oltre 26, ha un red shift pari a 11.1 in base al brusco crollo nell'intensità dello spettro infrarosso, presumibilmente dovuto al "Lymann-α break". Come mostrato nell'infografica in apertura, il record precedente era z=8.7, dunque l'incremento in termini di spostamento verso il rosso è notevole, quasi il 30%; in termini temporali, significa essere andati indietro di altri 200 milioni di anni.  "Abbiamo fatto un grande passo indietro nel tempo, al di là di quello che ci saremmo mai aspettati di poter fare con Hubble", ha spiegato il ricercatore principale, Pascal Oesch. Il team, che ha sottomesso un articolo ad Astrophysical Journal, comprende scienziati di Yale University, dello Space Telescope Science Institute (STScI), e dell'Università della California.

 Gli astronomi si stanno sempre più avvicinando all'osservazione di galassie primordiali, apparse all'inizio della "re-ionization age" e al termine dell'epoca chiamata "dark ages", quando l'universo era ancora troppo caldo ed uniforme per formare stelle e galassie. Le nuove osservazioni di Hubble portano gli astronomi in un regno che in precedenza si riteneva essere raggiungibile solo con il successore di Hubble, il James Webb Space Telescope (JWST), del cui assemblaggio abbiamo seguito l'assemblaggio. In precedenza, il team aveva stimato la distanza di GN-Z11 determinando il suo colore attraverso l'imaging con Hubble e il telescopio spaziale infrarosso Spitzer. Ora, per la prima volta per una galassia ad una distanza così estrema, il team ha utilizzato Wide Field Camera 3 di Hubble di misurare con precisione la distanza di GN-Z11 spettroscopicamente, suddividendo la luce nei suoi colori componenti. Questa misura fornisce una prova evidente che alcune galassie insolite e inaspettatamente luminose, notate in precedenza nelle immagini di Hubble, sono davvero a distanze straordinarie.

 "Si tratta di un risultato straordinario per Hubble. E' riuscito a battere tutti i record precedenti detenuti per anni dai molto più grandi telescopi terrestri", ha detto il ricercatore Pieter van Dokkum di Yale University. "Questo nuovo record resterà probabilmente in piedi fino al lancio del telescopio spaziale James Webb. "La combinazione delle immagini di Hubble e Spitzer  rivela che GN-Z11 è di 25 volte più piccola della Via Lattea e ha solo l'uno per cento della massa della nostra galassia in stelle. Tuttavia, il neonato GN-Z11 è in rapida crescita, formando stelle a una velocità circa 20 volte più grande del nostro Galassia fa oggi. Questo la rende una galassia estremamente remota ma abbastanza brillante da permettere agli astronomi per trovare ed eseguire osservazioni dettagliate sia con Hubble e Spitzer. I risultati rivelano sorprendenti nuovi indizi sulla natura dell'universo molto presto. "E 'incredibile che una galassia così massiccia esistesse solo 200-300 milioni anni dopo che le prime stelle iniziarono a formarsi. Ci vuole una crescita molto veloce, producendo stelle ad un tasso enorme, per formare una galassia da un miliardo di masse solari così presto ", ha spiegato investigatore Garth Illingworth della University of California, Santa Cruz.

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GN-Z11 (nell’inserto) all'interno del campo Wide Field Camera 3 - Credits: NASA, ESA, e P. Oesch (Yale University)

 Questi risultati forniscono un'anteprima allettante delle osservazioni che il telescopio spaziale James Webb eseguirà dopo che è stato lanciato nello spazio nel 2018. "Hubble e Spitzer stanno già raggiungendo il territorio del Webb," ha dichiarato Oesch. "Questa nuova scoperta dimostra che il telescopio Webb potrà facilmente trovare molte di queste giovani galassie risalenti a quando le prime galassie si stavano formando", ha aggiunto Illingworth. Questa scoperta ha anche importanti conseguenze per il pianificato Wide-Field Infrared Survey Telescope della NASA (WFIRST), che avrà la possibilità di trovare migliaia di tali brillanti galassie remote.

 Di seguito, l'abstract dell'articolo sottomesso su Archiv:

A REMARKABLY LUMINOUS GALAXY AT Z = 11.1 MEASURED WITH HUBBLE SPACE TELESCOPE GRISM SPECTROSCOPY
Draft version March 3, 2016

ABSTRACT
We present Hubble WFC3/IR slitless grism spectra of a remarkably bright z 10 galaxy candidate, GN-z11, identified initially from CANDELS/GOODS-N imaging data. A significant spectroscopic continuum break is detected at λ = 1.47 ± 0.01 μm. The new grism data, combined with the photometric data, rule out all plausible lower redshift solutions for this source. The only viable solution is that this continuum break is the Lyα break redshifted to z grism = 11.09 (+0.08/−0.12) , just ∼400 Myr after the Big Bang. This observation extends the current spectroscopic frontier by 150 Myr to well before the Planck (instantaneous) cosmic reionization peak at z ∼ 8.8, demonstrating that galaxy build-up was well underway early in the reionization epoch at z > 10. GN-z11 is remarkably and unexpectedly luminous for a galaxy at such an early time: its UV luminosity is 3× larger than L ∗ measured at z ∼ 6 − 8. The Spitzer IRAC detections up to 4.5 μm of this galaxy are consistent with a stellar mass of ∼ 10 9 M . This spectroscopic redshift measurement suggests that the James Webb Space Telescope

(JWST ) will be able to similarly and easily confirm such sources at z > 10 and characterize their physical properties through detailed spectroscopy. Furthermore, WFIRST, with its wide-field near-IR imaging, would find large numbers of similar galaxies and contribute greatly to JW ST ’s spectroscopy,
if it is launched early enough to overlap with JW ST.

 

Fonte: http://www.nasa.gov/feature/goddard/2016/hubble-team-breaks-cosmic-distance-record

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Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

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