Nuovi risultati del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA suggeriscono che la formazione delle prime stelle e galassie nell'Universo primordiale sia avvenuta prima di quanto si pensasse. Un team europeo di astronomi non ha trovato prove della prima generazione di stelle, note come stelle di Popolazione III, fin da quando l'Universo aveva appena 500 milioni di anni.

L'esplorazione delle primissime galassie rimane una sfida significativa nell'astronomia moderna. Non sappiamo quando o come si siano formate le prime stelle e galassie nell'Universo. Queste domande possono essere affrontate con il telescopio spaziale Hubble attraverso osservazioni di immagini profonde. Hubble consente agli astronomi di visualizzare l'Universo fino a 500 milioni di anni dal Big Bang.

Un team di ricercatori europei, guidato da Rachana Bhatawdekar dell'Agenzia spaziale europea, deciso di studiare la prima generazione di stelle nell'Universo primordiale. Conosciute come stelle di Popolazione III, queste stelle sono state forgiate dal materiale primordiale emerso dal Big Bang. Le stelle della popolazione III devono essere state fatte esclusivamente di idrogeno, elio e litio, gli unici elementi che esistevano prima dei processi nei nuclei di queste stelle potevano creare elementi più pesanti, come l'ossigeno, azoto, carbonio e ferro.

Bhatawdekar e il suo team hanno sondato l'Universo primordiale da circa 500 milioni a 1 miliardo di anni dopo il Big Bang studiando l'ammasso MACSJ0416 e il suo campo parallelo con il telescopio spaziale Hubble (con i dati di supporto dello Spitzer Space Telescope della NASA e del Very Large Telescopio dell'Osservatorio Europeo Meridionale). "Non abbiamo trovato prove di queste stelle di Popolazione III di prima generazione in questo intervallo di tempo cosmico", ha detto Bhatawdekar dei nuovi risultati.

Il risultato è stato ottenuto utilizzando la Wide Field Camera 3 e la Advanced Camera for Surveys del telescopio spaziale Hubble, come parte del programma Hubble Frontier Fields. Questo programma (che ha osservato sei ammassi di galassie distanti dal 2012 al 2017) ha prodotto le osservazioni più profonde mai fatte degli ammassi di galassie e delle galassie situate dietro di essi che sono state ingrandite dall'effetto di lente gravitazionale, rivelando così galassie da 10 a 100 volte più deboli di quelle osservate in precedenza. Le masse degli ammassi di galassie in primo piano sono abbastanza grandi da piegare e ingrandire la luce degli oggetti più distanti dietro di loro. Ciò consente a Hubble di utilizzare queste lenti d'ingrandimento cosmiche per studiare oggetti che vanno oltre le sue capacità operative nominali.

Bhatawdekar e il suo team hanno sviluppato una nuova tecnica che rimuove la luce dalle luminose galassie in primo piano che costituiscono queste lenti gravitazionali. Ciò ha permesso loro di scoprire galassie con masse inferiori a quelle mai osservate in precedenza con Hubble, a una distanza corrispondente a quando l'Universo aveva meno di un miliardo di anni. A questo punto nel tempo cosmico, la mancanza di prove per popolazioni stellari esotiche e l'identificazione di molte galassie di piccola massa supporta l'ipotesi che queste galassie siano le candidate più probabili per la reionizzazione dell'Universo. Questo periodo di reionizzazione nell'Universo primordiale è quando il mezzo intergalattico neutro è stato ionizzato dalle prime stelle e galassie.

"Questi risultati hanno profonde conseguenze astrofisiche in quanto mostrano che le galassie devono essersi formate molto prima di quanto pensassimo, " ha detto Bhatawdekar. "Questo supporta anche fortemente l'idea che le galassie di piccola massa / deboli nell'Universo primordiale siano responsabili della reionizzazione".

Questi risultati suggeriscono anche che la prima formazione di stelle e galassie si è verificata molto prima di quanto possa essere sondato con il telescopio spaziale Hubble. Questo lascia un'entusiasmante area di ulteriori ricerche per il prossimo telescopio spaziale NASA/ESA/CSA James Webb, per studiare le prime galassie dell'Universo.