Un team internazionale di astronomi, con i ricercatori dell'Osservatorio di Leiden che giocano un ruolo di primo piano, ha mappato il carburante per la formazione della galassia nell'iconico Hubble Ultra Deep Field. I risultati della ricerca sono stati accettati per la pubblicazione in Il Giornale Astrofisico .

La ricerca mostra come si sono formate le galassie e come crescono. Mostra anche perché il periodo compreso tra 10 e 13 miliardi di anni fa ha rappresentato l'età dell'oro per la formazione delle galassie.

Gli astronomi hanno lavorato insieme come parte del programma ASPECS. ASPECS è uno dei primi grandi progetti internazionali realizzati con il telescopio ALMA. Quattro ricercatori di Leida hanno svolto un ruolo importante nel progetto. I ricercatori hanno combinato 200 ore di osservazioni dal telescopio ALMA in Cile con la spettroscopia dello strumento MUSE sul Very Large Telescope dell'Osservatorio europeo meridionale, ESO (anche in Cile).

Studi precedenti hanno dimostrato che la formazione di stelle e galassie ha raggiunto il picco circa 10 miliardi di anni fa. Ma la causa e le dimensioni di quell'ondata di nascita sono rimaste un mistero fino ad ora. Questo perché i telescopi utilizzati non erano in grado di vedere attraverso la polvere e di rilevare direttamente il carburante per la formazione stellare. Ma il telescopio ALMA è in grado di fare proprio questo.

Materia prima per le stelle

Gli astronomi hanno cercato la linea di emissione del monossido di carbonio nel campo ultra profondo di Hubble. Da questa, sono stati in grado di dedurre la quantità di idrogeno molecolare, la materia prima per la formazione stellare. Per rendere le loro deduzioni il più accurate possibile, avevano bisogno di conoscere il numero di elementi pesanti nel gas, la densità e la temperatura, e la forza del campo di radiazione che brilla sul monossido di carbonio. Il dottorato di Leida Il candidato Leindert Boogaard ha svolto questo compito utilizzando lo strumento MUSE.

Boogaard dice, "Combinando le osservazioni del gas freddo con quelle del gas caldo e della luce stellare, otteniamo una visione unica delle galassie lontane. Combinando questi tanti pezzi del puzzle, siamo in grado di comprendere l'intero processo di crescita e formazione delle galassie."

Si è scoperto che le galassie nel campo ultraprofondo di Hubble con la maggior quantità di carburante sono principalmente galassie normali, con masse stellari medie e velocità di formazione stellare. Altre galassie sono le cosiddette galassie starburst, con attività di formazione stellare insolitamente elevata, o galassie quiescenti, con attività insolitamente bassa.

l'età d'oro

La ricerca mostra che la quantità di idrogeno molecolare nell'universo è aumentata costantemente fino a circa 10 miliardi di anni fa, rispetto a 13,8 miliardi di anni fa, all'epoca del Big Bang. L'astronomo Rychard Bouwens dice, "Quindi quella fu l'età d'oro della formazione stellare, con molta materia prima necessaria per formare nuove stelle e galassie. Metà delle stelle che esistono ancora oggi sono nate durante quel breve periodo della storia cosmica".

Nel futuro, gli astronomi vogliono esaminare le singole galassie in modo più dettagliato. Una vista così dettagliata sarà possibile utilizzando la modalità ad alta risoluzione dei telescopi ALMA in combinazione con le osservazioni del futuro James Webb Space Telescope.

I risultati sono descritti in diversi articoli che sono stati accettati per la pubblicazione nel Giornale Astrofisico .