Uno schema dell'evoluzione dell'universo. Gli astronomi hanno misurato le abbondanze elementali delle galassie che risalgono a circa 1,7-4,5 miliardi di anni dopo il big bang, e ha scoperto che nel complesso i processi che producono gli elementi seguono più o meno le stesse relazioni di scala osservate nell'universo locale. Credito:Argelander-Institut für Astronomie
Gli astronomi si riferiscono a tutti gli elementi più pesanti dell'elio come "metalli, anche elementi che tipicamente si trovano in forma gassosa. Nel big bang si sono creati solo idrogeno ed elio (e una traccia di litio) mentre i "metalli" sono stati tutti realizzati successivamente in processi stellari. L'abbondanza di metalli nel mezzo interstellare ( ISM) delle galassie - la metallicità delle galassie - quantifica così i processi stellari collettivi che governano l'evoluzione galattica. È stato scoperto che la metallicità della fase gassosa dell'ISM (escluse le particelle) è strettamente correlata alla storia della formazione stellare di una galassia e può essere determinato utilizzando osservazioni spettroscopiche ottiche di linee atomiche, particolarmente luminosi da ossigeno ionizzato e neon. Un altro processo fondamentale nell'impostazione della metallicità è il flusso di gas fuori dalla galassia, guidato da supernovae o altri processi, e nella galassia dal mezzo intergalattico.
Come la metallicità delle galassie si è evoluta nel tempo cosmico è diventata una delle domande più interessanti in cosmologia perché traccia come le stelle hanno influenzato la composizione elementare dell'universo nei circa tredici miliardi di anni dalla loro prima apparizione, circa cento o più milioni di anni dopo il big bang.
L'astronomo CfA Mojegan Azadi è un membro del team che esegue l'indagine MOSDEF, un programma quadriennale che utilizza il Multi-Object Spectrometer For Infrared Exploration (MOSFIRE) sul telescopio Keck I per ottenere spettri ottici di circa 450 galassie in epoche da 1,7 a 4,5 miliardi di anni dopo il big bang. Gli astronomi hanno misurato la metallicità di ogni galassia nel campione e hanno concluso che molte delle relazioni che coinvolgono la metallicità nell'universo locale si applicano anche in questi tempi precedenti. Per esempio, la relazione tra la metallicità di una galassia e la massa stellare è più o meno la stessa, così come la correlazione tra metallicità e velocità di formazione stellare.
Questi importanti nuovi risultati segnalano che i processi che governano la crescita delle abbondanze degli elementi nelle galassie, sia per flussi di gas che per formazione di stelle, hanno mantenuto più o meno la stessa forma per almeno gli ultimi dodici miliardi di anni.
