Otto articoli – due sono ad accesso aperto e disponibili qui e qui – pubblicati sulla rivista “Astronomy & Astrophysics” riportano altrettanti studi legati al progetto ALPINE (ALMA Large Program to Investigate C+ at Early Times), condotto utilizzando il radiotelescopio ALMA in 70 ore di osservazioni agli infrarossi lontani di 118 galassie nell’universo primordiale. I ricercatori che hanno condotto i vari studi, tra i quali anche alcuni dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), hanno scoperto tra le altre cose galassie più mature che primordiali, nel senso che contengono una quantità significativa di polveri e metalli, una situazione che si trova in galassie nelle quali molte stelle sono già state prodotte e sono esplose in supernove. Si tratta di una conferma che i primi casi di galassie già mature quando l’universo era ancora giovane non erano isolati.
Molte galassie primordiali sono oscurate da polveri che bloccano molte frequenze elettromagnetiche. Per questo motivo, le più polverose sono state soprannominate Hubble-dark perché il telescopio spaziale Hubble non riesce a captare le loro emissioni neppure nelle immagini più profonde. Il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ), inaugurato nel marzo 2013, è in grado di rilevare alcune loro emissioni negli infrarossi lontani.
Il progetto ALPINE ha dimostrato che le osservazioni condotte con il radiotelescopio ALMA sono importanti per capire i meccanismi di nascita ed evoluzione delle galassie. Infatti, ha permesso di scoprire che ci sono galassie nell’universo primordiale che hanno già attraversato fasi di evoluzione con la nascita e la morte di molte stelle in un’attività di formazione stellare molto superiore a ciò che ci si aspettava.
La maturità di una galassia viene giudicata esaminando gli elementi contenuti. Alla nascita, una galassia contiene idrogeno e un po’ di elio mentre gli elementi più pesanti vengono formati nelle stelle. Le supernove spargono questi elementi nello spazio, generalmente sotto forma di polveri. Ciò significa che le galassie polverose che contengono elementi pesanti sono già passate attraverso fasi di nascita e morte di stelle. Le galassie polverose primordiali sono passate in modo più rapido del previsto attraverso questo processo. Il progetto ALPINE ne ha individuate e studiate 118, dimostrando che non sono isolate.
Carlotta Gruppioni dell’INAF di Bologna, che ha partecipato a questo progetto, ha spiegato che il tasso di formazione nelle galassie polverose scoperte dal progetto ALPINE era già elevatissimo nell’universo primordiale e pressoché costante per quasi tre miliardi di anni, tra 12,8 e 10 miliardi di anni fa. La ricercatrice ha menzionato il picco di formazione stellare collocato 10 miliardi di anni fa da studi ottici e ultravioletti, che non vedono le galassie polverose che sono state individuate dal radiotelescopio ALMA.
Altri telescopi spaziali e al suolo sono stati usati per osservazioni mirate delle galassie scoperte dal radiotelescopio ALMA. Le osservazioni multi-banda condotte usando diversi strumenti stanno diventando sempre più importanti per capire meglio i processi in atto, in questo caso nelle galassie, che le fanno brillare alle diverse lunghezze d’onda. Paolo Cassata, dell’Università di Padova, un altro dei ricercatori che hanno partecipato a questo progetto, ha spiegato che da molte di esse arrivano emissioni ultraviolette nonostante le polveri e ciò fa pensare che non siano distribuite in modo uniforme. Ciò suggerisce che esse stiano ancora passando attraverso la fase di maturazione.
Gli articoli pubblicati sono dedicati alla memoria dell’astrofisico Olivier Le Fèvre, principale investigatore del progetto ALPINE, che ci ha lasciati il 25 giugno 2020. Lascia un’eredità importante che verrà ulteriormente sviluppata dato che i ricercatori intendono condurre altre osservazioni con il radiotelescopio ALMA per capire ancor meglio i processi di evoluzione delle galassie.
