L'Alba dell''Universo
Gli Oggetti Cosmici Primordiali
di
Mauro Maestripieri & Marco
Margiocco
Era delle prime Strutture Cosmiche
(da circa
200 milioni ad 1 miliardo di anni dopo il Big Bang )
La formazione
delle strutture cosmiche procede gerarchicamente dalle più piccole alle più
grandi Le prime strutture a formarsi furono I quasar e le megastelle di
popolazione III. Le irregolarità nella distribuzione della materia da parte
dell'inflatone furono causate da fluttuazioni quantistiche in questo particolare
campo di Higgs. Tali irregolarità si
manifestavano soprattutto in zone di materia più condensate rispetto ad altre.
La forza gravitazionale agì su queste irregolarità formando agglomerati di
materia sempre maggiori: ciò portò alla formazione delle prime stelle, 200
milioni di anni dopo il Big Bang, e delle prime galassie
attive (per lo più quasar).
Gli astrofisici ipotizzano che le prime stelle formatesi nell'Universo fossero
ben più massicce di quelle attuali, tuttavia esse non sono ancora state
osservate. I processi di fusione nucleare innescatesi nel nucleo di queste
stelle portò alla formazione di elementi pesanti come l'ossigeno,
il carbonio,
il neon,
il ferro
e l'azoto,
che si diffusero nello spazio interstellare in seguito alle esplosioni delle
stelle in supernovae,
con la conseguente formazione di buchi neri.
Con la loro esplosione, le stelle massicce formatesi 200 milioni di anni dopo
il Big Bang, dette "megastelle" diedero origine ad una radiazione elettromagnetica
particolarmente intensa, responsabile, probabilmente, della ionizzazione degli
atomi di idrogeno che si riscontra fra gli ammassi di galassie nell'Universo
attuale. L’intensa radiazione emessa dai primi quasar riionizzò l’Universo e da
allora in poi la maggior parte di esso è composta di plasma. In seguito
enormi quantità di materia collassano per formare le galassie.
UDFy-38135539
(eso1041b) - La Galassia più lontana - Fornace
Redshift
z=8.6 - 600 milioni di anni dopo il Big Bang
UDFy-38135539
(HUDF.YD3) - l’Hubble Ultra Deep Field (UDF) ha scoperto una galassia che
è stato calcolato (Ottobre 2010) possedere un’età di 13 miliardi di anni con
un’attuale distanza comovente di circa 30 miliardi di A.L.. Questa galassia è
così l’oggetto cosmico più distante mai identificato nell’universo, con un
Redshift z=8.6. La galassia è situata nella costellazione australe della
Fornace e si stima che contenga un miliardo di stelle, sebbene abbia al massimo
solo 1/10 del diametro della nostra Via Lattea, ed abbia meno dell’ 1% della
massa stellare della nostra. La luce che noi osserviamo adesso fu emessa da
questa galassia solo 600 milioni di anni dopo il Big Bang. Noi la osserviamo
come radiazione infrarossa, ma fu emessa come radiazione ultravioletta, verso
la fine di un’era in cui l’Universo era pieno di idrogeno atomico, che assorbe
l’ultravioletto. Poiché la luce di questa galassia non sarebbe stata
sufficiente per ionizzare una vasta regione di spazio e renderla trasparente,
gli scienziati pensano che un certo numero di piccole galassie, ancora sconosciute,
abbia contribuito alla reionizzazione che rende UDFy- 38135539 visibile. L’era
pre-stellare che seguì la ricombinazione viene chiamata Era Oscura. Sebbene
fosse otticamente trasparente, l’assorbimento dell’idrogeno atomico neutro la
rendeva opaca ai raggi ultravioletti. Il periodo di formazione stellare che la
seguì diede inizio all’era della reionizzazione: le prime stelle dell’Universo
erano molto massicce e la loro intensa radiazione ultravioletta ionizzò
l’idrogeno, riempiendo lo spazio con un plasma UV-trasparente. La “bolla” Uv trasparente
che circonda UDFy-38135539 mostra che, 600 milioni di anni dopo il Big Bang, le
stelle nelle galassie avevano quasi completato il processo di reionizzazione
dell’idrogeno. Modelli teorici e simulazioni al computer suggeriscono che le
prime galassie potrebbero essersi
UDFj-39546284
(Fornace)
- Hubble (NASA) scopre la galassia più lontana mai vista nell’ Universo. Gli
astronomi hanno spinto ai suoi limiti estremi il telescopio spaziale Hubble per
trovare quella che è probabilmente l’oggetto più lontano mai osservato
nell’universo. La luce di tale oggetto ha viaggiato per 13.2 miliardi di anni
per raggiungere Hubble, circa 150 milioni di anni più lontana del precedente
record. L’età dell’Universo è di circa 13.7 miliardi di anni. Il minuscolo,
debole oggetto è una galassia compatta, costituita da stelle blu che esistevano
già 480 milioni di anni dopo il Big Bang. Ne sarebbero servite più di 100 di
questo tipo di mini galassie per formare la nostra Via Lattea. Questa nuova
ricerca offre una sorprendente evidenza, ovvero che il tasso di nascita delle
stelle nel giovane universo crebbe spettacolarmente, aumentando di circa un fattore
10 nell’epoca che va dai 480 milioni ai 650 milioni di anni dopo il Big Bang.
UDFj-39546284 – zoom 1 (Fornace) La più lontana ed
una delle più giovani galassie mai viste nell’ universo appare come una debole
bolla rossa in questa foto dell’ ultra-deep–field scattata dal telescopio
Hubble. Questa è l’immagine infrarossa più profonda dell’universo. Basandosi
sul colore dell’oggetto cosmico, gli astronomi ritengono che sia posto ad una
distanza di 13.2 miliardi di A.L.
UDFj-39546284
– zoom 2 (Fornace)
HDFWF3 1 miliardo di anni dopo il Big Bang L’11
Luglio 2007 utilizzando il telescopio Keck II da
Secondo la scienza emergente della nucleocosmochronologia, il sottile disco della nostra Via Lattea è
più giovane e si stima che abbia un’età di 8.3
± 1.8 miliardi di anni, mentre la nostra vicina del Gruppo Locale, cioè
Andromeda è più antica. Infine la forza gravitazionale attirò le galassie una
verso l’altra per formare Gruppi, Ammassi e Superammassi
Breve
Storia dell’Universo
Il nostro Universo è cominciato con una tremenda esplosione nota
come Big Bang, circa 13.7 miliardi di
anni fa Le osservazioni di COBE e WMAP rivelarono un fondo di microonde proveniente
da un’epoca molto antica, circa 400.000
anni dopo il Big Bang, fornendo una prova quasi decisiva che l’Universo ha
cominciato ad esistere col Big Bang. E’ seguito poi un periodo di oscurità,
finché, poche centinaia di milioni di anni dopo, si sono accese le prime stelle
e galassie. Si pensa che la loro luce sia stata catturata dalle immagini dello
Spitzer Space Telescope della NASA. Essa ebbe origine come luce visibile e
ultravioletta, ma poi è stata spostata verso lunghezze d’onda maggiori
(infrarosso) dall’espansione dell’Universo. Non si sa se i primi oggetti
dell’Universo fossero stelle o quasar. Le prime stelle, dette di popolazione
III, erano probabilmente molto più grandi e luminose di tutte le stelle che
conosciamo: la loro massa poteva raggiungere perfino le 1000 masse solari! Queste
stelle dapprima si raggrupparono insieme in mini-galassie, ma poi in pochi
miliardi d’anni le mini-galassie si fusero fra loro per formare galassie
mature, comprese le galassie a spirale come la nostra Via Lattea. I primi
quasar diventarono i centri di galassie attive molto potenti (AGN), assai
comuni nell’Universo primordiale.
Questa immagine mostra come i dati ottenuti da 2 grandi
strumenti della NASA (Spitzer ed Hubble)
sono stati usati per identificare una delle più lontane galassie mai viste.
Questa galassia è eccezionalmente massiccia per la sua giovane età (800 milioni
di anni dopo il Big Bang).[a sinistra] – La galassia, denominata HUDF-JD2, fu
scelta fra altre 10.000 circa, in una piccola area di cielo chiamata Hubble
Ultra Deep Field. Un ingrandimento di una piccola zona dell’Hubble Ultra Deep
Field mostra dove si trova la galassia distante (dentro il
Circa 10.000 galassie
appaiono nella più profonda immagine dell'Universo ottenuta finora La regione è
così vuota che soltanto 7 stelle della Via Lattea sono visibili in essa. L'istantanea
include galassie di varie età, dimensioni, forme e colori. Le galassie più
piccole e più rosse ,circa 100, sono tra le più lontane conosciute, esistevano
già quando l’Universo aveva 800 milioni
di anni. Le galassie più brillanti e vicine, visibili nell’immagine, tra
cui quelle di tipo a spirale ed ellittiche sono naturalmente più recenti.