Il telescopio spaziale Hubble spinto oltre i limiti osservando una galassia lontana tramite una lente gravitazionale

La galassia SGAS J111020.0+645950.8 (Immagine NASA, ESA, and T. Johnson (University of Michigan))
La galassia SGAS J111020.0+645950.8 (Immagine NASA, ESA, and T. Johnson (University of Michigan))

Tre articoli pubblicati sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters” descrivono vari aspetti dell’osservazione della galassia SGAS J111020.0+645950.8, distante ben 11 miliardi di anni luce dalla Terra, con il telescopio spaziale Hubble. Tanta attenzione è dovuta al fatto che il team di astronomi che ha condotto questo studio ha dovuto utilizzare una lente gravitazionale per compiere le osservazioni e usare un’analisi molto sofisticata per mettere a fuoco le immagini, che mostrano anche aree di formazione stellare.

L’utilizzo di lenti gravitazionali è diventato una routine nel campo dell’astronomia, tanto che la galassia SGAS J111020.0+645950.8 è una tra oltre 70 galassie studiate usando il telescopio spaziale Hubble sfruttando questa possibilità. Essa era tra gli obiettivi di ulteriori osservazioni selezionati dalla Sloan Giant Arcs Survey (SGAS), un’indagine che ha scoperto centinaia di galassie visibili grazie a lenti gravitazionali cercando tra i dati di un’altra indagine, la Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

In questo caso tra l’obiettivo delle osservazioni e la Terra c’era di mezzo, quasi letteralmente essendo a circa 6 miliardi di luce dalla Terra, l’ammasso galattico SDSS J1110+6459. Esso curva la luce proveniente dalle galassie dietro di esso con la forza di gravità delle centinaia di galassie che lo compongono, un fenomeno previsto dalla relatività generale di Einstein.

Questo tipo di osservazione produce normalmente archi luminosi come quello visibile sul lato sinistro dell’immagine perché la lente gravitazionale ha come effetto una distorsione della luce della galassia. Per questo motivo, è necessario applicare algoritmi informatici per ricostruire l’aspetto reale dell’obiettivo, visibile nel riquadro nel centro-destra dell’immagine. La distorsione causata sulla luce proveniente da una galassia lontana come SGAS J111020.0+645950.8 ha costretto gli astronomi a sviluppare un’analisi informatica ancor più sofisticata del normale per ottenere quella ricostruzione.

Il risultato è stato eccellente, con immagini 10 volte più chiare di quelle che il telescopio spaziale Hubble potrebbe ottenere da sé. Ciò ha permesso di individuare un paio di dozzine di aree di formazione stellare che appaiono come grumi di gas e polvere. La loro struttura è risultata sorprendente per i ricercatori.

Finora i modelli riguardanti la formazione stellare nell’universo primordiale indicavano che le aree in cui avvenivano avessero estensioni dell’ordine dei 3.000 anni luce. Invece, quelle individuate nella galassia SGAS J111020.0+645950.8, che ci appare com’era quando l’universo aveva “solo” 2,7 miliardi di anni, hanno estensioni tra i 200 e i 300 anni luce.

Traci Johnson dell’Università del Michigan, principale autrice di due dei tre articoli, ha spiegato che le aree di formazione stellare sono visibili grazie alla lente gravitazionale e senza di essa gli astronomi vedrebbero immagini molto diverse delle aree in cui si stanno formando nuove stelle. I modelli vengono sviluppati dagli scienziati basandosi sulle osservazioni perciò la qualità delle osservazioni influenza la qualità dei modelli.

Questa ricerca ha spinto le possibilità del telescopio spaziale Hubble oltre i limiti costringendo gli scienziati a migliorare le tecniche di elaborazione delle immagini ottenute tramite lenti gravitazionali. La galassia SGAS J111020.0+645950.8 si aggiunge all’elenco già lunghissimo di oggetti da osservare con il telescopio spaziale James Webb, che permetterà di vedere stelle più vecchie che si sono formate ancora prima e attraverso la polvere all’interno della galassia.

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