Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta l’identificazione di nubi di gas risalenti a circa 11 miliardi di anni fa nelle quali sono state scoperte le “impronte digitali” lasciate dall’esplosione delle prime stelle dell’universo. Un team di ricercatori guidato da Andrea Saccardi, studente di dottorato presso l’Osservatorio di Parigi, ha usato il VLT dell’ESO in Cile per ottenere le rilevazioni spettrografiche in cui sono contenute le “firme chimiche” degli elementi contenuti nelle nubi attraversate dalla luce captata dal VLT. Le informazioni ottenute permettono di fare un passo in avanti nella ricostruzione di una parte cruciale della storia primordiale dell’universo.

Le prime stelle nell’universo contenevano solo l’idrogeno e l’elio generato dopo il Big Bang. Secondo gli attuali modelli, si sono formate circa 13,5 miliardi di anni fa ed erano estremamente massicce grazie all’abbondanza di gas disponibile all’epoca. Stelle con masse che potevano essere centinaia di volte quella del Sole consumano il loro idrogeno a una velocità rapidissima ed esplodono in supernove dopo pochi milioni di anni perciò non siamo in grado di vederle neppure con gli strumenti più potenti. Tuttavia, possiamo cercare le loro tracce negli elementi chimici che hanno sparso nello spazio.

Il lavoro guidato da Andrea Saccardi nasce dalla tesi di Master svolta all’Università di Firenze sotto la supervisione di Stefania Salvadori, docente del Dipartimento di Fisica e astronomia dell’Università di Firenze e leader del progetto Europeo Nefertiti, e di Valentina D’Odorico dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) di Trieste. Lo spettrografo X-shooter montato sul VLT (Very Large Telescope) ha avuto un ruolo cruciale in questo studio.

La luce rilevata dal VLT e analizzata grazie allo strumento X-shooter è stata emessa da quasar. Si tratta delle sorgenti luminose più potenti dell’universo, alimentate da buchi neri supermassicci circondati da notevoli quantità di materiali che si scaldano al punto da generare fortissime emissioni elettromagnetiche. Questa luce è passata attraverso nubi di gas ed è stata modificata dai composti chimici al loro interno, che vi hanno lasciato una sorta di firma chimica. X-shooter permette di dividere la luce in una vastissima gamma di lunghezze d’onda per trovarvi le varie firme chimiche. Ciò ha permesso di trovare la composizione chimica che ci aspettiamo dai resti delle prime stelle dell’universo.

Le prime supernove hanno espulso nello spazio elementi come carbonio, ossigeno e magnesio. Alcune di quelle supernove non sono state abbastanza potenti da espellere elementi più pesanti come il ferro, che si trova solo nei nuclei di quelle stelle alla fine della loro vita. La scarsa presenza di ferro in tre lontanissime nubi di gas ricche di altri elementi prodotti da supernove indica che si tratta dei resti di alcune delle prime supernove.

La composizione chimica rilevata in quelle tre nubi di gas è molto simile a quella di antiche stelle, comprese quelle presenti nella Via Lattea. Stelle di seconda generazione, nate proprio dai materiali espulsi dalle stelle di prima generazione, potevano essere piccole e quindi avere una vita molto lunga. Questo studio ha aggiunto altre informazioni sulle prime stelle dell’universo grazie alla scoperta delle antiche nubi di gas.

Usando questo metodo sarà possibile cercare altre nubi di gas nell’universo primordiale con quella composizione chimica. Sarà anche possibile condurre studi mirati delle tre nubi di gas scoperte in questo studio. Valentina D’Odorico ha spiegato che ANDES (ArmazoNes high Dispersion Echelle Spectrograph), lo strumento ancor più avanzato che verrà utilizzato con l’ELT (Extremely Large Telescope) in fase di costruzione permetterà di studiare in modo ancor più dettagliato queste rare nubi di gas e potremo scoprire la misteriosa natura delle prime stelle.

La vita e la morte delle prime stelle dell’universo hanno avuto un’influenza notevole sulle generazioni successive cominciando a spargere nello spazio elementi che prima non esistevano e contribuendo a innescare la formazione di nuove stelle. Per questi motivi, è importante ricostruire la loro storia.