Gli astronomi hanno scoperto una galassia luminosa colta nell'atto di reionizzare il gas circostante solo 800 milioni di anni dopo il Big Bang. La ricerca, guidato da Romain Meyer, dottorato di ricerca studente all'UCL di Londra, UK, è stato presentato oggi al meeting annuale virtuale della European Astronomical Society (EAS).

Studiare le prime galassie che si sono formate 13 miliardi di anni fa è essenziale per comprendere le nostre origini cosmiche. Uno degli attuali temi caldi dell'astronomia extragalattica è la "reionizzazione cosmica", il processo in cui il gas intergalattico è stato ionizzato (atomi privati ​​dei loro elettroni). La reionizzazione cosmica è simile a un omicidio irrisolto:ne abbiamo prove evidenti, ma chi l'ha fatto, come e quando? Ora abbiamo una forte evidenza che la reionizzazione dell'idrogeno è stata completata circa 13 miliardi di anni fa, nel primo miliardo di anni dell'Universo, con bolle di gas ionizzato che crescono e si sovrappongono lentamente. Gli oggetti in grado di creare tali bolle di idrogeno ionizzato sono rimasti però fino ad oggi misteriosi:la scoperta di una galassia luminosa in cui fuoriescono il 60-100% di fotoni ionizzanti, è probabilmente responsabile della ionizzazione della sua bolla locale. Ciò suggerisce che il caso è più vicino alla risoluzione.

I due principali sospetti per la reionizzazione cosmica sono di solito 1) una popolazione di numerose galassie deboli che perdono circa il 10% dei loro fotoni energetici, e 2) un'"oligarchia" di galassie luminose con una percentuale molto maggiore (> 50%) di fotoni in fuga da ogni galassia. In ogni caso, queste prime galassie erano molto diverse da quelle odierne:le galassie nell'Universo locale sono leaker molto inefficienti, solo con <2-3% dei fotoni ionizzanti che sfuggono al loro ospite. Per capire quali galassie governano la reionizzazione cosmica, gli astronomi devono misurare le cosiddette frazioni di fuga delle galassie nell'era della reionizzazione.

La rilevazione della luce da atomi di idrogeno eccitati (la cosiddetta linea Lyman-alfa) può essere utilizzata per dedurre la frazione di fotoni in fuga. Da una parte, tali rilevamenti sono rari perché le galassie dell'era della reionizzazione sono circondate da gas neutro che assorbe quella caratteristica emissione di idrogeno. D'altra parte, se questo segnale di idrogeno viene rilevato, rappresenta una "pistola fumante" per una grande bolla ionizzata, il che significa che abbiamo catturato una galassia che reionizza i suoi dintorni. La dimensione della bolla e la luminosità della galassia determinano se è l'unica responsabile della creazione di questa bolla ionizzata o se sono necessari complici invisibili.

La scoperta di una galassia luminosa 800 milioni di anni dopo il Big Bang supporta lo scenario in cui un'"oligarchia" di perdite luminose emette la maggior parte dei fotoni ionizzanti. "È la prima volta che possiamo indicare un oggetto responsabile della creazione di una bolla ionizzata, senza la necessità di un contributo di galassie invisibili, " commenta Meyer. "Ulteriori osservazioni con l'imminente James Webb Space Telescope ci consentiranno di studiare ulteriormente quello che è probabilmente uno dei migliori sospetti per il caso irrisolto della reionizzazione cosmica".