Scoperte stelle che potrebbero appartenere alla prima generazione di stelle dell’universo

Eros Vanzella indica la regione di emissione Lyman-Alpha misurata con lo strumento MUSE (Foto cortesia Eros Vanzella / INAF. Tutti i diritti riservati)
Eros Vanzella indica la regione di emissione Lyman-Alpha misurata con lo strumento MUSE (Foto cortesia Eros Vanzella / INAF. Tutti i diritti riservati)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” riporta la scoperta di stelle primordiali che potrebbero appartenere alla cosiddetta Popolazione III, la prima generazione di stelle dell’universo. Un team di astrofisici guidato da Eros Vanzella e Massimo Meneghetti dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) di Bologna ha usato dati raccolti con lo strumento MUSE montato sul VLT dell’ESO e una potente lente gravitazionale generata dall’ammasso galattico MACS J0416.1-2403, o semplicemente MACS J0416, per ottenere immagini ingrandite di stelle che sembrano prive di metalli e composte solo da idrogeno, elio e tracce di litio.

I telescopi di ultima generazione sono in grado di scrutare galassie primordiali che contengono stelle molto povere di metalli. La presenza di elementi pesanti nelle stelle è chiamata metallicità ed è dovuta al fatto che le stelle che si formano assorbono gas ma anche polveri che possono essere considerate le ceneri di stelle più antiche che sono esplose in supernove producendo elementi pesanti. Tuttavia, secondo i modelli cosmologici accettati, il Big Bang ha generato solo idrogeno, un po’ di elio e qualche traccia di litio perciò le prime stelle, chiamate Popolazione III, potevano contenere solo quegli elementi. Finora non è stata scoperta nessuna stella che fa certamente parte della Popolazione III ma questa nuova ricerca ha individuato alcune candidate interessanti.

Per trovare queste candidate, il team guidato da Eros Vanzella e Massimo Meneghetti ha sfruttato l’effetto di lente gravitazionale dell’ammasso galattico MACS J0416, che ha amplificato le emissioni elettromagnetiche provenienti da una galassia più lontana. Per esaminare le stelle di quella galassia hanno usato lo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO in Cile per verificare la loro metallicità.

Il risultato dell’analisi spettroscopica di quelle stelle ha riservato una sorpresa. L’emissione dell’idrogeno, quella conosciuta come Lyman-alpha, è stata forte a livelli che solo stelle di prima generazione possono avere. Si tratta di una prova indiretta perché basata sull’intensità della linea spettroscopica dell’idrogeno ma è sufficiente a renderle candidate interessantissime alla Popolazione III.

I ricercatori intendono compiere uno studio mirato su queste candidate usando ancora il VLT per cercare di analizzare la linea spettroscopica dell’elio. Nei prossimi anni, sarà possibile compiere osservazioni perfino più accurate con l’Extremely Large Telescope (ELT), che dovrebbe entrare in funzione nel 2025. Individuare con certezza stelle di Popolazione III permetterà di indagare anche sulle loro dimensioni, al centro di discussioni perché certi modelli prevedono che potessero raggiungere addirittura le mille masse solari.

L'ammasso galattico MACS J0416.1–2403 visto da Hubble (Immagine ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields Acknowledgement: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland))
L’ammasso galattico MACS J0416.1–2403 visto da Hubble (Immagine ESA/Hubble, NASA, HST Frontier Fields
Acknowledgement: Mathilde Jauzac (Durham University, UK and Astrophysics & Cosmology Research Unit, South Africa) and Jean-Paul Kneib (École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland))

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