Un recente studio condotto dal gruppo di ricerca della professoressa Jane Lixin Dai del Dipartimento di Fisica dell'Università di Hong Kong (HKU) ha scoperto un nuovo metodo per rilevare le stelle di prima generazione, note come stelle di Popolazione III (Pop III), che non sono mai stati rilevati direttamente.
La ricerca è stata ampiamente riconosciuta dalla comunità astronomica internazionale con un risalto da parte dello Space Telescope Science Institute, che gestisce diversi telescopi della NASA. Queste potenziali scoperte sulle stelle Pop III promettono di svelare i segreti dell'origine dell'universo e di fornire una comprensione più profonda dello straordinario viaggio dal cosmo primordiale al mondo in cui viviamo oggi.
I loro risultati sono stati recentemente pubblicati su The Astrophysical Journal Letters .
Poco dopo la nascita dell'universo con il Big Bang, iniziarono a formarsi le prime stelle, composte principalmente da idrogeno ed elio. Le proprietà di queste stelle di prima generazione, Pop III, sono molto diverse da stelle come il nostro sole o anche da quelle che si stanno formando oggi. Erano tremendamente caldi, giganteschi in dimensioni e massa, ma di breve durata.
Le stelle Pop III sono le prime fabbriche a sintetizzare la maggior parte degli elementi più pesanti dell’idrogeno e dell’elio che ci circondano oggi. Sono anche molto importanti per la formazione delle generazioni successive di stelle e galassie. Tuttavia, fino ad ora non sono state effettuate rilevazioni dirette convincenti di stelle Pop III, poiché queste stelle formatesi nell'universo primordiale sono molto lontane e troppo deboli per qualsiasi dei nostri telescopi a terra o nello spazio.
Per la prima volta, gli scienziati dell'HKU hanno scoperto un nuovo metodo per rilevare queste prime stelle nell'universo primordiale. Un recente studio condotto dal gruppo di ricerca del professor Dai del Dipartimento di Fisica dell'HKU ha proposto che una stella Pop III può essere fatta a pezzi dalla forza delle maree se si avvicina a un enorme buco nero.
In un tale evento di distruzione mareale (TDE), il buco nero si nutre di detriti stellari e produce bagliori molto luminosi. I ricercatori hanno studiato il complesso processo fisico coinvolto e hanno dimostrato che questi bagliori possono brillare attraverso miliardi di anni luce per raggiungerci oggi. Ancora più importante, hanno scoperto che le firme uniche di questi brillamenti TDE possono essere utilizzate per identificare l'esistenza delle stelle Pop III e ottenere informazioni dettagliate sulle loro proprietà.
"Poiché i fotoni energetici viaggiano da una distanza molto lontana, la scala temporale del brillamento sarà allungata a causa dell'espansione dell'universo. Questi brillamenti TDE aumenteranno e decadranno in un periodo di tempo molto lungo, il che li distingue dai TDE di stelle di tipo solare nell'universo vicino," ha affermato il professor Dai, ricercatore principale e autore corrispondente del progetto.
"È interessante notare che non solo la scala temporale dei brillamenti è allungata, ma lo è anche la loro lunghezza d'onda. La luce ottica e ultravioletta emessa dal TDE verrà trasferita in emissioni infrarosse quando raggiungerà la Terra", ha affermato il dottor Rudrani Kar Chowdhury, ricercatore post-dottorato del Dipartimento di Fisica dell'HKU e primo autore dell'articolo, ha aggiunto.
Ciò che rende la scoperta più entusiasmante è che due missioni di punta della NASA, il James Webb Space Telescope (JWST) lanciato di recente e il prossimo Nancy Grace Roman Space Telescope (Roman), hanno la capacità di osservare tali emissioni infrarosse da grandi distanze.
La professoressa Priya Natarajan del Dipartimento di Astronomia e Fisica dell'Università di Yale e coautrice dell'articolo ha dichiarato:"Le capacità uniche di Roman di essere in grado contemporaneamente di osservare una vasta area del cielo e di sbirciare in profondità nell'universo primordiale la rendono una sonda promettente". per rilevare questi brillamenti TDE Pop III, che a loro volta servirebbero come scoperta indiretta delle stelle Pop III."
Janet Chang, un dottorato di ricerca. studente del Dipartimento di Fisica dell'HKU e coautore dell'articolo, ha aggiunto:"Ci aspettiamo che alcune dozzine di questi eventi vengano rilevati da Roman ogni anno se viene perseguita la giusta strategia di osservazione."
Tenendo presenti queste scoperte, il prossimo decennio presenta un potenziale significativo per identificare queste fonti distinte, portando a rivelazioni entusiasmanti sulle stelle Pop III e svelando i misteri della nascita dell'universo.
Ulteriori informazioni: Rudrani Kar Chowdhury et al, Rilevamento di stelle di popolazione III attraverso eventi di interruzione delle maree nell'era di JWST e Roman, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad41b7
Informazioni sul giornale: Lettere del diario astrofisico
Fornito dall'Università di Hong Kong
