Un'enorme massa di polvere di stelle incandescente in una galassia vista poco dopo la formazione dell'Universo è stata rilevata da un team di astronomi guidato dall'UCL, fornendo nuove intuizioni sulla nascita e la morte esplosiva delle primissime stelle.

La galassia è l'oggetto più distante mai osservato dall'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ed è stato visto quando l'Universo aveva solo il 4% della sua età attuale, a circa 600 milioni di anni, quando si stavano formando le prime stelle e galassie. È anche la galassia più lontana in cui sono stati rilevati polvere e ossigeno.

Lo studio, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca e pubblicato oggi nel Lettere per riviste astrofisiche , osservato A2744_YD4, la galassia più giovane e remota mai vista usando ALMA.

Il gruppo, guidato dal dottor Nicolas Laporte (UCL Physics &Astronomy), fu sorpreso di scoprire che questa giovane galassia, la cui enorme distanza è stata confermata con lo strumento X-Shooter del Very Large Telescope dell'ESO, conteneva un'abbondanza di polvere interstellare formata dalla morte di una precedente generazione di stelle.

Responsabile dello studio, Dott. Nicolas Laporte, ha dichiarato:"Non solo A2744_YD4 è la galassia più lontana mai osservata da ALMA, ma il rilevamento di così tanta polvere indica che le prime supernove devono aver già inquinato questa galassia".

La polvere cosmica è composta principalmente da silicio, carbonio e alluminio, in grani piccoli quanto un milionesimo di centimetro di diametro. Gli elementi chimici in questi grani sono forgiati all'interno delle stelle e sono sparsi nel cosmo quando le stelle muoiono, più spettacolare nelle esplosioni di supernova, il destino finale di breve durata, stelle massicce.

Oggi, questa polvere è abbondante ed è un elemento chiave nella formazione delle stelle, pianeti e molecole complesse; ma nell'Universo primordiale, prima che si spegnessero le prime generazioni di stelle, era scarso.

Le osservazioni della galassia polverosa A2744_YD4 sono state rese possibili perché questa galassia si trova dietro un enorme ammasso di galassie chiamato Abell 2744. Un fenomeno chiamato lente gravitazionale fa sì che l'ammasso si comporti come un gigantesco "telescopio" cosmico, ingrandendo il più distante A2744_YD4 di circa 1,8 volte, permettendo al team di scrutare molto indietro nell'Universo primordiale.

Le osservazioni di ALMA hanno anche rilevato l'emissione luminosa di ossigeno ionizzato da A2744_YD4. Questo è il più lontano, e quindi prima, rilevamento di ossigeno nell'Universo.

"I telescopi spaziali Hubble e Spitzer ci hanno fornito importanti informazioni sulla distanza di A2744_YD4, ma è solo grazie a potenti strumenti come X-Shooter e ALMA che possiamo confermare la natura di questa lontana galassia polverosa, " ha aggiunto Guido Roberts-Borsani (UCL Physics &Astronomy), Dottoranda e co-autore dello studio.

Il rilevamento della polvere nell'Universo primordiale fornisce nuove informazioni su quando è esplosa la prima supernova e quindi sul momento in cui le prime stelle calde hanno inondato l'Universo di luce. Determinare i tempi di questa "alba cosmica" è uno dei santi graal dell'astronomia moderna, e può essere indirettamente indagato attraverso lo studio della polvere interstellare primitiva.

Il team stima che A2744_YD4 contenesse una quantità di polvere equivalente a 6 milioni di volte la massa del nostro Sole, mentre la massa stellare totale della galassia, la massa di tutte le sue stelle, era due miliardi di volte la massa del nostro Sole. Il team ha anche misurato il tasso di formazione stellare in A2744_YD4 e ha scoperto che le stelle si stanno formando a una velocità di 20 masse solari all'anno, rispetto a una sola massa solare all'anno nella Via Lattea.

"Questo tasso non è insolito per una galassia così lontana, ma fa luce su quanto velocemente si sia formata la polvere in A2744_YD4, " ha spiegato il professor Richard Ellis (ESO e UCL Physics &Astronomy), coautore dello studio. "Sorprendentemente, il tempo richiesto è solo di circa 200 milioni di anni, quindi stiamo assistendo a questa galassia poco dopo la sua formazione."

Ciò significa che la formazione stellare significativa è iniziata circa 200 milioni di anni prima dell'epoca in cui viene osservata la galassia. Ciò fornisce ad ALMA una grande opportunità per aiutare a studiare l'era in cui le prime stelle e galassie si sono "accese", l'epoca più antica ancora esplorata. il nostro sole, il nostro pianeta e la nostra esistenza sono i prodotti, 13 miliardi di anni dopo, di questa prima generazione di stelle. Studiando la loro formazione, vite e morte, stiamo esplorando le nostre origini.

"Con ALMA, le prospettive di effettuare osservazioni più profonde ed estese di galassie simili in questi primi tempi sono molto promettenti, ", ha detto il professor Ellis.

Il dottor Laporte ha concluso:"Ulteriori misurazioni di questo tipo offrono l'eccitante prospettiva di tracciare la formazione iniziale delle stelle e la creazione degli elementi chimici più pesanti ancora più indietro nell'Universo primordiale".