Questa immagine, scattata con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, mostra un enorme ammasso di galassie, distante circa 4,6 miliardi di anni luce. Lungo i suoi bordi sono visibili quattro archi luminosi; queste sono copie della stessa galassia lontana, soprannominato il Sunburst Arc. La galassia Sunburst Arc si trova a quasi 11 miliardi di anni luce di distanza e la luce proveniente da essa viene convogliata in più immagini dalla lente gravitazionale. Il Sunburst Arc è tra le galassie con lenti più luminose conosciute e la sua immagine è visibile almeno 12 volte all'interno dei quattro archi. Tre archi sono visibili in alto a destra dell'immagine, il quarto arco in basso a sinistra. L'ultimo è parzialmente oscurato da una brillante stella in primo piano, che si trova nella Via Lattea. Credito:ESA/Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.
Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA hanno osservato una galassia nelle regioni lontane dell'Universo che appare duplicata almeno 12 volte nel cielo notturno. Questo spettacolo unico, creato da una forte lente gravitazionale, aiuta gli astronomi a comprendere meglio l'era cosmica conosciuta come l'epoca della reionizzazione.
Questa nuova immagine del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA mostra un oggetto astronomico la cui immagine viene moltiplicata per l'effetto di una forte lente gravitazionale. La galassia, soprannominato il Sunburst Arc, si trova a quasi 11 miliardi di anni luce dalla Terra ed è stato catturato in più immagini da un enorme ammasso di galassie a 4,6 miliardi di anni luce di distanza.
La massa dell'ammasso di galassie è abbastanza grande da piegare e ingrandire la luce proveniente dalla galassia più lontana dietro di esso. Questo processo porta non solo ad una deformazione della luce dall'oggetto, ma anche ad una moltiplicazione dell'immagine della galassia lente.
Nel caso del Sunburst Arc l'effetto lente ha portato ad almeno 12 immagini della galassia, distribuito su quattro archi maggiori. Tre di questi archi sono visibili in alto a destra dell'immagine, mentre un controarco è visibile in basso a sinistra, parzialmente oscurato da una brillante stella in primo piano all'interno della Via Lattea.
Hubble usa queste lenti d'ingrandimento cosmiche per studiare oggetti altrimenti troppo deboli e troppo piccoli anche per i suoi strumenti straordinariamente sensibili. Il Sunburst Arc non fa eccezione, nonostante sia una delle galassie con lenti gravitazionali più luminose conosciute.
Questa immagine, scattata con il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, mostra uno dei quattro archi formati dalla luce della galassia soprannominata Sunburst Arc. Creato da una forte lente gravitazionale, questo luminoso arco di luce consiste di almeno quattro copie dell'immagine di una singola galassia. La galassia con l'obiettivo è distante circa 11 miliardi di anni luce. Credito:ESA/Hubble, NASA, Rivera-Thorsen et al.
L'obiettivo rende varie immagini del Sunburst Arc tra le 10 e le 30 volte più luminose. Ciò consente a Hubble di visualizzare strutture di appena 520 anni luce di diametro, una rara osservazione dettagliata per un oggetto così distante. Ciò si confronta ragionevolmente bene con le regioni di formazione stellare nelle galassie nell'Universo locale, permettendo agli astronomi di studiare la galassia e il suo ambiente in grande dettaglio.
Le osservazioni di Hubble hanno mostrato che il Sunburst Arc è un analogo delle galassie che esistevano in un momento molto precedente nella storia dell'Universo:un periodo noto come l'epoca della reionizzazione, un'era iniziata solo 150 milioni di anni dopo il Big Bang.
L'epoca della reionizzazione è stata un'era chiave nell'Universo primordiale, quella che pose fine ai "secoli bui", l'epoca precedente alla creazione delle prime stelle, quando l'Universo era scuro e pieno di idrogeno neutro. Una volta formate le prime stelle, hanno iniziato a irradiare luce, producendo i fotoni ad alta energia necessari per ionizzare l'idrogeno neutro.
Ciò ha convertito la materia intergalattica nella forma prevalentemente ionizzata in cui esiste oggi. Però, per ionizzare l'idrogeno intergalattico, le radiazioni ad alta energia di queste prime stelle avrebbero dovuto sfuggire alle galassie ospitanti senza essere prima assorbite dalla materia interstellare. Finora è stato scoperto che solo un piccolo numero di galassie "permette" fotoni ad alta energia nello spazio profondo. Come questa luce sia fuggita dalle prime galassie rimane un mistero.
L'analisi del Sunburst Arc aiuta gli astronomi ad aggiungere un altro pezzo al puzzle:sembra che almeno alcuni fotoni possano lasciare la galassia attraverso stretti canali in un mezzo neutro ricco di gas. Questa è la prima osservazione di un processo a lungo teorizzato. Mentre è improbabile che questo processo sia il meccanismo principale che ha portato l'Universo a diventare reionizzato, potrebbe benissimo aver fornito una spinta decisiva.
Il documento che delinea queste osservazioni apparirà in Scienza l'8 novembre 2019.
