Come ti illumino l’Universo primordiale

Le prime stelle dell’Universo sono nate svariate centinaia di migliaia di anni dopo il Big Bang, al termine di un periodo noto come l’”età oscura” della cosmologia, ovvero quando gli atomi di idrogeno ed elio si erano già formati, ma nulla emetteva luce visibile. Due ricercatori canadesi hanno studiato come erano fatte queste stelle primordiali e hanno scoperto che potrebbero essere state raggruppate, sperimentando picchi di luminosità fino a 100 milioni di soli. Alexander DeSouza e Shantanu Basu, entrambi della University of Western Ontario in Canada, hanno pubblicato i loro risultati in un articolo apparso sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
I due scienziati hanno sviluppato un modello che spiega come la luminosità delle stelle dovrebbe essere variata a partire da quando si sono formate dal collasso gravitazionale di dischi di gas. Le prime fasi dell’evoluzione si sono rivelate caotiche, con grumi di materiale che si addensa e spiraleggia verso il centro dei dischi, creando lampi di luce un centinaio di volte più luminosi rispetto alla media. Queste prime stelle si sarebbero trovate al loro massimo di luminosità quando erano nella fase di protostelle, vale a dire quando si stavano ancora formando e raccoglievano materiale.
In un piccolo gruppo, da 10 a 20 protostelle, la presenza di numerosi lampi di quel tipo potrebbe implicare che l’ammasso spenda lunghi periodi a luminosità molto alte. Secondo la simulazione, un gruppo di 16 protostelle potrebbe sperimentare una luminosità che supera di 1000 volte quella a riposo, fino a raggiungere la straordinaria luminosità di 100 milioni di soli.
Le stelle primordiali prodotte dal nostro Universo hanno vissuto vite molto brevi e hanno prodotto i primi elementi pesanti come il carbonio e l’ossigeno, da cui dipende la chimica della vita. La luce proveniente da queste stelle ha viaggiato verso di noi per quasi 13 miliardi anni, pertanto appaiono molto deboli agli osservatori sulla Terra e le lunghezze d’onda della luce che proviene da loro vengono stirate fino alla banda infrarossa dall’espansione dell’Universo. Tutto ciò rende molto difficile osservare questo tipo di stelle, ma il telescopio spaziale James Webb Space Telescope (JWST) esaminerà il cielo cercando proprio loro. Sebbene la luminosità di una singola stella primordiale sia probabilmente troppo debole per poter essere individuata da JWST, lo studio di DeSouza e Basu suggerisce che questi gruppi di protostelle potrebbero essere fari nell’Universo primordiale.
Shantanu Basu ha commentato: «Osservare le stelle primordiali è un obiettivo scientifico fondamentale per JWST ed è una parte fondamentale delle investigazioni degli astronomi che cercano di tracciare la storia del cosmo. Se abbiamo ragione, entro qualche anno potremo vedere questi enigmatici e abbaglianti oggetti mentre nascevano e illuminavano l’Universo intorno a loro».
di Elisa Nichelli (INAF)

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