Il radiotelescopio ALMA è stato usato per esplorare il campo ultra-profondo di Hubble

Galassie ricche di monossido di carbonio indicate in arancione assieme a quelle già viste da Hubble in blu (Immagine B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble)
Galassie ricche di monossido di carbonio indicate in arancione assieme a quelle già viste da Hubble in blu (Immagine B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble)

Una  serie di articoli che verranno pubblicati sulle riviste “Astrophysical Journal” e “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” descrivono varie parti di una ricerca basata sull’osservazione del campo ultra-profondo del telescopio spaziale Hubble utilizzando il radiotelescopio ALMA. Queste osservazioni mostrano che il tasso di formazione stellare nelle galassie giovani è strettamente legato alla loro massa totale sotto forma di stelle.

Le immagini del campo ultra-profondo (in inglese Hubble Ultra Deep Field, HUDF) del telescopio spaziale Hubble vennero pubblicate nel 2004. Esse indagavano nelle profondità dello spazio più di quanto fosse stato mai fatto prima rivelando galassie che risalivano fino a un miliardo di anni dopo il Big Bang. Le successive osservazioni di quel tipo migliorarono i risultati ottenendo nel 2012 uno straordinario panorama di galassie.

Quelle immagini catturate da Hubble sono state ampiamente studiate nel corso degli anni ma alcuni astronomi hanno deciso di andare oltre usando le conoscenze raccolte per osservare il debole bagliore delle nubi di gas e l’emissione della polvere calda in galassie dell’Universo primordiale nell’area del campo ultra-profondo.

Per ottenere quei risultati, gli astronomi hanno usato ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), il più grande radiotelescopio al mondo, osservando per la prima volta quell’area nella banda millimetrica. Inaugurato nel marzo 2013, ALMA ha una straordinaria sensibilità perfetta per esaminare nubi di formazione stellare e altri oggetti che emettono luce visibile troppo debole mentre sono brillanti alle lunghezze d’onda rilevabili da ALMA.

Un team di ricercatori guidato da Jim Dunlop dell’Università di Edinburgo ha usato ALMA per ottenere la prima immagine profonda e omogenea di una regione grande come quella del campo ultra-profondo. I dati hanno permesso di abbinare con certezza le galassie rilevate con oggetti già visti con il telescopio spaziale Hubble ma anche altri strumenti. Questo studio ha indicato che la formazione stellare in quelle galassie è legata alla loro massa totale sotto forma di stelle.

Il secondo team di ricercatori, guidato da Manuel Aravena del Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Cile, e da Fabian Walter del Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg, Germania, ha condotto una ricerca più approfondita su una regione ampia circa un sesto del campo ultra-profondo totale. Il risultato è stata la scoperta di una popolazione di galassie che non è chiaramente evidente in nessun’altra indagine approfondita del cielo.

Alcune delle osservazioni effettuate con ALMA sono state condotte appositamente per rilevare galassie ricche di monossido di carbonio, che identifica regioni pronte per la formazione di stelle. Esse sono spesso molto difficili da vedere con Hubble mentre ALMA riesce a individuarle permettendo agli astronomi di studiarle.

Andando più lontano nello spazio con le osservazioni, gli astronomi possono vedere più indietro nel tempo e hanno notato una crescita nel contenuto di gas nelle galassie. Si tratta probabilmente della causa principale del picco di formazione stellare avvenuto circa 10 miliardi di anni fa.

Questa campagna di osservazioni ha già portato risultati ma è solo l’inizio di una serie di studi sulla storia della formazione stellare. Le osservazioni effettuate con due strumenti straordinari come il telescopio spaziale Hubble e il radiotelescopio ALMA possono completarsi a vicenda e sfruttando le loro caratteristiche è possibile ottenere risultati molto più ampi e completi.

Il campo ultra-profondo del telescopio spaziale Hubble del 2012 (Immagine NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the HUDF 2012 Team)
Il campo ultra-profondo del telescopio spaziale Hubble del 2012 (Immagine NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the HUDF 2012 Team)

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