Gli astronomi che utilizzano l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno individuato la luce di una galassia massiccia vista solo 970 milioni di anni dopo il Big Bang. questa galassia, chiamato MAMBO-9, è la più lontana galassia polverosa di formazione stellare che sia mai stata osservata senza l'aiuto di una lente gravitazionale.

Le galassie polverose che formano stelle sono i vivai stellari più intensi dell'universo. Formano stelle a un ritmo fino a qualche migliaio di volte la massa del Sole all'anno (il tasso di formazione stellare della nostra Via Lattea è di appena tre masse solari all'anno) e contengono enormi quantità di gas e polvere. Non si prevede che tali galassie mostruose si siano formate all'inizio della storia dell'universo, ma gli astronomi ne hanno già scoperti molti come si vedevano quando il cosmo aveva meno di un miliardo di anni. Uno di questi è la galassia SPT0311-58, che ALMA ha osservato nel 2018.

A causa del loro comportamento estremo, gli astronomi pensano che queste galassie polverose svolgano un ruolo importante nell'evoluzione dell'universo. Ma trovarli è più facile a dirsi che a farsi. "Queste galassie tendono a nascondersi in bella vista, ", ha affermato Caitlin Casey dell'Università del Texas ad Austin e autrice principale di uno studio pubblicato nel Giornale Astrofisico . "Sappiamo che sono là fuori, ma non sono facili da trovare perché la loro luce stellare è nascosta in nuvole di polvere."

La luce di MAMBO-9 è stata rilevata già dieci anni fa dal co-autore Manuel Aravena, utilizzando lo strumento Max-Planck Millimeter BOlometer (MAMBO) sul telescopio IRAM da 30 metri in Spagna e l'interferometro Plateau de Bure in Francia. Ma queste osservazioni non erano abbastanza sensibili da rivelare la distanza della galassia. "Eravamo in dubbio se fosse vero, perché non siamo riusciti a trovarlo con altri telescopi. Ma se fosse vero, doveva essere molto lontano, "dice Aravena, che era a quel tempo un dottorato di ricerca. studente in Germania e attualmente lavora per l'Universidad Diego Portales in Cile.

Grazie alla sensibilità di ALMA, Casey e il suo team sono stati ora in grado di determinare la distanza di MAMBO-9. "Abbiamo trovato la galassia in un nuovo sondaggio ALMA specificamente progettato per identificare le galassie polverose che formano stelle nell'universo primordiale, " disse Casey. "E cosa c'è di speciale in questa osservazione, è che questa è la galassia polverosa più lontana che abbiamo mai visto senza ostacoli."

La luce delle galassie lontane è spesso ostruita da altre galassie più vicine a noi. Queste galassie di fronte funzionano come una lente gravitazionale:piegano la luce della galassia più lontana. Questo effetto lente rende più facile per i telescopi individuare oggetti distanti (è così che ALMA potrebbe vedere la galassia SPT0311-58). Ma distorce anche l'immagine dell'oggetto, rendendo più difficile distinguere i dettagli.

In questo studio, gli astronomi hanno visto direttamente MAMBO-9, senza lente, e questo ha permesso loro di misurarne la massa. "La massa totale di gas e polvere nella galassia è enorme:dieci volte più di tutte le stelle della Via Lattea. Ciò significa che deve ancora costruire la maggior parte delle sue stelle, " ha spiegato Casey. La galassia è composta da due parti, ed è in fase di fusione.

Casey spera di trovare galassie polverose più lontane nel sondaggio ALMA, che darà un'idea di quanto siano comuni, come queste enormi galassie si siano formate così presto nell'universo, e perché sono così polverosi. "La polvere è normalmente un sottoprodotto delle stelle morenti, " ha detto. "Ci aspettiamo cento volte più stelle di polvere. Ma MAMBO-9 non ha ancora prodotto così tante stelle e vogliamo scoprire come può formarsi la polvere così velocemente dopo il Big Bang".

"Le osservazioni con una tecnologia nuova e più capace possono produrre risultati inaspettati come MAMBO-9, " ha detto Joe Pesce, Responsabile del programma della National Science Foundation per NRAO e ALMA. "Anche se è difficile spiegare una galassia così massiccia così presto nella storia dell'universo, scoperte come questa consentono agli astronomi di sviluppare una migliore comprensione di, e fai sempre più domande su, l'universo."

La luce di MAMBO-9 ha viaggiato per circa 13 miliardi di anni per raggiungere le antenne di ALMA (l'universo ha oggi circa 13,8 miliardi di anni). Ciò significa che possiamo vedere come appariva la galassia in passato (Guarda questo video per imparare come funziona ALMA come macchina del tempo). Oggi, la galassia probabilmente sarebbe ancora più grande, contenente cento volte più stelle della Via Lattea, che risiede in un massiccio ammasso di galassie.