Overblog Segui questo blog
Edit post Administration Create my blog

Un diario di cose celesti

Chi siamo? Perché?

L'universo si spegnerà lentamente

06 Nov 2012 01:36 PM – Michele Diodati

La produzione di stelle nell'universo preso nel suo insieme è andata continuamente declinando nel corso degli ultimi undici miliardi di anni; oggi è trenta volte minore rispetto al suo probabile picco, raggiunto undici miliardi di anni fa. Se questa tendenza continuerà, non verrà formato nell'universo più che un ulteriore 5% di stelle. Stiamo chiaramente vivendo in un universo dominato da stelle vecchie. Tutta l'azione ebbe luogo miliardi di anni fa!

A parlare così è David Sobral, ricercatore post-dottorato dell'Osservatorio olandese di Leida e primo autore di uno studio in via di pubblicazione su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Una composizione grafica che illustra l'evoluzione dell'universo dalle galassie primordiali alle galassie osservate nell'universo contemporaneo. Cortesia: David Sobral

Una composizione grafica che illustra l'evoluzione dell'universo dalle galassie primordiali alle galassie osservate nell'universo contemporaneo. Cortesia: David Sobral

Sobral e il suo team hanno svolto una ricerca sul ritmo di formazione stellare in quattro diverse epoche dell'universo, usando per la prima volta un medesimo metodo per tutte le epoche. La ricerca di Sobral si distingue anche per l'ampiezza della regione di spazio esaminata (quasi 2 gradi quadrati), per la profondità del volume sondato (740.000 megaparsec cubi) e per l'alto numero di sorgenti galattiche prese in considerazione (3.701 in tutto).

L'indicatore uniforme usato dal gruppo di Sobral per misurare il ritmo di formazione stellare è stato la luminosità della riga di emissione dell'idrogeno Hα (H-alfa). La presenza di questa riga di emissione indica che l'oggetto osservato contiene idrogeno ionizzato, una condizione tipicamente associata alle regioni di formazione stellare, secondo parametri consolidati nella letteratura scientifica. La ricerca si è svolta nell'ambito di un progetto chiamato HiZELS, acronimo di High-redshift(Z) Emission Line Survey, che si basa sui dati raccolti in campagne di osservazione condotte nel visibile e nell'infrarosso con i telescopi Subaru, UKIRT e VLT.

Per misurare la variazione della riga Hα nel corso dell'evoluzione dell'universo, i ricercatori hanno selezionato quattro gruppi di oggetti emittenti, scegliendoli in base alla misura dello spostamento verso il rosso dei loro spettri, il cosiddetto redshift, indicato con la lettera z. Il redshift è un indicatore affidabile della distanza, spaziale e temporale, di un oggetto rispetto al nostro punto di osservazione. Pertanto, sono stati scelti:

  • 1.742 oggetti emittenti Hα con z = 0,40, equivalente a una distanza di 4,2 miliardi di anni luce e quindi a uno sguardo indietro nel tempo di 4,2 miliardi di anni;

  • 637 oggetti emittenti Hα con z = 0,84, testimoni di un'epoca in cui l'universo aveva 7 miliardi di anni meno di adesso;

  • 515 oggetti emittenti Hα con z = 1,47 = 9,2 miliardi di anni nel passato;

  • 807 oggetti emittenti Hα con z = 2,23 = 10,6 miliardi di anni nel passato.

I risultati di questa ricerca, allo stesso tempo estesa e capillare, sono in buon accordo con i risultati di diversi studi precedenti, che avevano analizzato il ritmo di formazione stellare con metodi differenti e/o campionando regioni dello spazio (e del tempo) molto meno ampie.

Lo studio di Sobral e colleghi traccia una linea continua che abbraccia circa undici miliardi di anni di storia evolutiva dell'universo e permette di fare predizioni per il futuro. Ciò che si ricava da questa ricostruzione è che il ritmo di formazione stellare raggiunse un picco mai più eguagliato all'incirca undici miliardi di anni fa. In circa due miliardi di anni, l'universo produsse la metà della massa stellare osservabile nell'universo contemporaneo. Ci vollero, poi, oltre otto miliardi di anni per produrre l'altra metà della popolazione stellare. Per dirla con le parole di Sobral:

La metà delle stelle che esistono attualmente nell'universo furono formate più di 9 miliardi di anni fa in meno di 2 miliardi di anni, mentre, dopo di allora, occorse all'universo quasi cinque volte quel tempo per produrre la stessa quantità.

Il prossimo obiettivo che il team di Sobral si propone è cercare di capire la ragione di ciò che è stato osservato e che ormai, grazie anche a quest'ultima ricerca, non può più essere messo in dubbio:

Un'accurata misurazione è soltanto l'inizio. Il nostro scopo è comprendere cosa sta causando un tale tremendo declino dell'attività di formazione stellare nell'universo.

L'evoluzione galattica sembra orientata a produrre, attraverso collisioni e fusioni, galassie sempre più grandi, ma anche sempre più povere della capacità di formare nuove stelle. La curva evolutiva definita dal gruppo di Sobral ci dice che nel futuro non si formerà che un ulteriore 5% di stelle.

Cosa accadrà dopo che anche le ultime regioni di formazione stellare avranno esaurito la loro spinta formatrice? Il destino più probabile sembra essere un graduale, lento, inesorabile spegnimento di tutte le luci. Ci vorranno molti miliardi di anni, ma alla fine moriranno anche le nane rosse e l'universo resterà al buio. A meno che nuove condizioni, che al momento non siamo in grado di prevedere, non inneschino in futuro una nuova stagione di diffusa formazione stellare. Difficile, però, immaginare come ciò potrà accadere, in un universo che continua a espandersi e nel quale il ritmo di formazione stellare declina da ormai undici miliardi di anni.

La curva che illustra il declino del ritmo di formazione stellare nell'universo nel corso degli ultimi 11 miliardi di anni. Le predizioni rese possibili dal metodo unico usato da Sobral sono in accordo con le misurazioni indipendenti del ritmo di formazione stellare in diverse epoche. Cortesia: David Sobral / HiZELS

La curva che illustra il declino del ritmo di formazione stellare nell'universo nel corso degli ultimi 11 miliardi di anni. Le predizioni rese possibili dal metodo unico usato da Sobral sono in accordo con le misurazioni indipendenti del ritmo di formazione stellare in diverse epoche. Cortesia: David Sobral / HiZELS

Riferimenti

Tag: H-alfa, formazione stellare, redshift, cosmologia, HiZELS, articoli

Condividi post

La tua opinione

comments powered by Disqus
Powered by Disqus