Potenziato da lenti d'ingrandimento naturali nello spazio, Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha catturato viste ravvicinate uniche delle galassie a infrarossi più luminose dell'universo, che sono fino a 10, 000 volte più luminosa della nostra Via Lattea.

Le immagini della galassia, ingrandita attraverso un fenomeno chiamato lente gravitazionale, rivelano una rete intricata di oggetti deformi punteggiata da motivi esotici come anelli e archi. Le forme strane sono dovute in gran parte alla potente gravità delle galassie lente in primo piano che distorce le immagini delle galassie sullo sfondo. Le forme insolite potrebbero anche essere state prodotte da spettacolari collisioni tra lontane, massicce galassie in una sorta di derby di demolizione cosmica.

"Abbiamo vinto il jackpot delle lenti gravitazionali, " ha detto il ricercatore capo James Lowenthal dello Smith College di Northampton, Massachusetts. "Questi ultra-luminosi, massiccio, le galassie starburst sono molto rare. La lente gravitazionale li ingrandisce in modo da poter vedere piccoli dettagli che altrimenti sarebbero inimmaginabili. Possiamo vedere caratteristiche piccole quanto circa 100 anni luce o meno. Vogliamo capire cosa alimenta questi mostri, e la lente gravitazionale ci consente di studiarli in modo più dettagliato".

Le galassie sono in fiamme con la formazione stellare in fuga, pompando più di 10, 000 nuove stelle all'anno. Questa nascita stellare insolitamente rapida si verifica al culmine del boom di creazione di stelle dell'universo più di 8 miliardi di anni fa. La frenesia della nascita delle stelle crea molta polvere, che avvolge le galassie, rendendoli troppo deboli per essere rilevati alla luce visibile. Ma brillano ferocemente alla luce infrarossa, splendente con lo splendore di 10 trilioni a 100 trilioni di soli.

Le lenti gravitazionali si verificano quando l'intensa gravità di una galassia massiccia o di un ammasso di galassie ingrandisce la luce più debole, fonti di fondo più lontane. Precedenti osservazioni delle galassie, scoperto alla luce del lontano infrarosso da osservatori terrestri e spaziali, aveva accennato alla lente gravitazionale. Ma l'acuta visione di Hubble ha confermato i sospetti dei ricercatori.

Lowenthal presenterà i suoi risultati alle 15:15. (EDT), 6 giugno all'incontro dell'American Astronomical Society ad Austin, Texas.

Secondo il gruppo di ricerca, nell'universo esistono solo poche dozzine di queste galassie infrarosse luminose, sparsi per il cielo. Risiedono in regioni dello spazio insolitamente dense che in qualche modo hanno innescato una rapida formazione stellare nell'universo primordiale.

Le galassie potrebbero contenere indizi su come le galassie si sono formate miliardi di anni fa. "Ci sono così tante incognite sulla formazione di stelle e galassie, "Lowenthal ha spiegato. "Dobbiamo capire i casi estremi, come queste galassie, così come i casi medi, come la nostra Via Lattea, per avere una storia completa su come avvengono le galassie e la formazione stellare."

Studiando queste strane galassie, gli astronomi devono prima districare le galassie lente in primo piano dalle galassie ultra-luminose sullo sfondo. Vedere questo effetto è come guardare gli oggetti sul fondo di una piscina. L'acqua distorce la tua vista, proprio come la gravità delle galassie lente allunga le forme delle galassie lontane. "Dobbiamo capire la natura e la portata di quegli effetti di lente per interpretare correttamente ciò che vediamo in lontananza, universo primordiale, "Lowenthal ha detto. "Questo vale non solo per queste galassie infrarosse più luminose, ma probabilmente alla maggior parte o forse anche a tutte le galassie lontane."

Il team di Lowenthal è a metà della sua indagine Hubble su 22 galassie. Un team internazionale di astronomi ha scoperto per la prima volta le galassie nell'infrarosso lontano utilizzando i dati di rilevamento dell'osservatorio spaziale Planck dell'Agenzia spaziale europea (ESA), e qualche abile investigazione. Il team ha quindi confrontato tali sorgenti con le galassie trovate nel catalogo di oggetti nel lontano infrarosso dell'Herschel Space Observatory dell'ESA e con i dati radio terrestri acquisiti dal Very Large Array nel New Mexico. I ricercatori hanno poi utilizzato il Large Millimeter Telescope (LMT) in Messico per misurare le loro esatte distanze dalla Terra. Le immagini a infrarossi lontani dell'LMT hanno anche rivelato più oggetti, suggerendo che le galassie venivano lente gravitazionalmente.

Questi oggetti luminosi esistevano tra 8 miliardi e 11,5 miliardi di anni fa, quando l'universo creava le stelle in modo più vigoroso di quanto non lo sia oggi. La produzione di stelle di nascita delle galassie è 5, 000 a 10, 000 volte superiore a quello della nostra Via Lattea. Però, le galassie ultra luminose stanno pompando stelle utilizzando solo la stessa quantità di gas contenuta nella Via Lattea.

Così, la domanda assillante è, cosa sta alimentando la nascita della stella prodigiosa? "Sappiamo da due decenni che alcune delle galassie più luminose dell'universo sono molto polverose e massicce, e stanno subendo esplosioni di formazione stellare, "Lowenthal ha detto. "Ma sono stati molto difficili da studiare perché la polvere li rende praticamente impossibili da osservare alla luce visibile. Sono anche molto rari:non compaiono in nessuno dei sondaggi di Hubble in campo profondo. Sono in parti casuali del cielo che nessuno ha mai visto in dettaglio. Ecco perché è così importante scoprire che sono dotati di lenti gravitazionali".

Queste galassie potrebbero essere le più luminose, cugini più lontani delle galassie infrarosse ultraluminose (ULIRGS), pesante, avvolto nella polvere, galassie stellate, visto nell'universo vicino. La produzione di stelle dell'ULIRGS è alimentata dalla fusione di due galassie a spirale, che è una possibilità per il baby boom stellare nei loro parenti più lontani. Però, Lowenthal ha affermato che le simulazioni al computer della nascita e della crescita delle galassie mostrano che le maggiori fusioni avvengono in un'epoca successiva a quella in cui si vedono queste galassie.

Un'altra idea per l'ondata di creazione di stelle è che un sacco di gas, la materia che fa le stelle, sta inondando le galassie lontane. "L'universo primordiale era più denso, quindi forse il gas sta piovendo sulle galassie, o sono alimentati da una sorta di canale o condotto, che non abbiamo ancora capito, "Lowenthal ha detto. "Questo è ciò con cui lottano i teorici:come si fa a portare tutto il gas in una galassia abbastanza velocemente da farlo accadere?"

Il team di ricerca prevede di utilizzare Hubble e l'Osservatorio Gemini alle Hawaii per cercare di distinguere tra le galassie in primo piano e quelle sullo sfondo, in modo da poter iniziare ad analizzare i dettagli delle brillanti galassie mostruose.

futuri telescopi, come il telescopio spaziale James Webb della NASA, un osservatorio a infrarossi il cui lancio è previsto per il 2018 misurerà la velocità delle stelle delle galassie in modo che gli astronomi possano calcolare la massa di questi oggetti ultraluminosi.

"Il cielo è coperto di tutti i tipi di galassie, compresi quelli che brillano alla luce dell'infrarosso lontano, "Lowenthal ha detto. "Quello che stiamo vedendo qui è la punta dell'iceberg:il più luminoso di tutti."