Un team di astronomi ha analizzato un catalogo di galassie vicine, che possono esser studiate in dettaglio a diverse lunghezze d’onda, per ottenere informazioni riguardo galassie molto più distanti, quando l’Universo era più giovane.

Per studiare una galassia vicina e ottenere informazione sui processi fisici che vi stanno avvenendo, si può osservare la galassia a diverse lunghezze d’onda. Ognuna di esse ci darà diverse informazioni riguardanti la galassia stessa: quanta massa contiene, quante stelle si stanno formando, l’età delle varie popolazioni stellari, e molto altro.

Al contrario, per studiare galassie molto lontane, non si possono utilizzare tutte le lunghezze d’onda. Infatti, la luminosità di queste galassie è molto bassa. Una delle principali lunghezze utilizzate per studiare queste galassie è una prodotta dall’idrogeno nell’ultravioletto, chiamata Lyman alfa (Ly-ɑ).

L’importanza della riga Lyman Alfa

La riga di emissione Lyman alfa è prodotta dal gas che circonda stelle giovani molto calde, ed è particolarmente luminosa. Per questo motivo, può essere osservata anche a grande distanza. C’è però un problema non banale da considerare: questa particolare lunghezza d’onda non riesce ad uscire facilmente dalla galassia, ma interagisce con il gas, le polveri e il materiale presente nella galassia stessa, prima di raggiungere i nostri telescopi.

Così facendo, viene “distorta”: cambia la sua lunghezza d’onda, il suo profilo e la sua intensità. Risulta quindi particolarmente difficile risalire alla sua forma originaria, necessaria per ottenere le informazioni desiderate sulla galassia sotto osservazione.

Per risolvere questo problema, i ricercatori hanno osservato nell’arco dell’ultimo decennio un grande numero di galassie vicine attraverso la riga Lyman alfa, principalmente con il telescopio spaziale Hubble. Lo scopo di questo progetto è di creare un catalogo di galassie di riferimento nel nostro vicinato cosmico, chiamato Lyman Alpha Reference Sample (LARS).

Nell’ultimo studio basato su questo catalogo, un team guidato da Jens Melinder, direttore di ricerca presso l’Università di Stoccolma, è riuscito a ricavare preziose informazioni analizzando l’intensità e la forma di questa riga.

Che informazioni ci può fornire?

La principale informazione che è stata ottenuta è relativa alla quantità di polveri cosmiche presenti nella galassia, come spiegato da Melinder:

Abbiamo stabilito una connessione tra la quantità di Lyman alfa che sfugge alle galassie e molte delle loro proprietà fisiche. Ad esempio, esiste una chiara correlazione tra la quantità di polvere cosmica contenuta in una galassia e la quantità di luce della Lyman alfa che sfugge. Questa correlazione era prevista poiché la polvere assorbe la luce, ma ora ne abbiamo quantificato l’effetto.

Oltre ad aver ottenuto informazioni relative alle quantità di polvere cosmica, Melinder e i suoi collaboratori hanno osservato una correlazione tra la luminosità di questa riga e la massa totale delle stelle presenti nella galassia.

Inoltre, queste galassie appaiono molto più grandi rispetto a quando vengono osservate utilizzando altre lunghezze d’onda. Questa osservazione ha una grande importanza, come spiegato da Peter Laursen, co-autore dello studio: “Vediamo lo stesso effetto nelle simulazioni al computer con calcoli di come la Lyman alfa viaggia attraverso le nubi di gas nello spazio interstellare. Questa osservazione conferma che abbiamo una buona comprensione teorica della fisica in gioco.”

I risultati ottenuti saranno poi utilizzati per l’analisi di galassie molto distanti, viste da Hubble e dal James Webb. Infatti, quando verrà osservata la forma e la luminosità di questa riga in una galassia distante, dopo averla confrontata con quelle delle galassie vicine delle quali conosciamo le proprietà fisiche, sarà più semplice capire i processi e le caratteristiche di queste galassie. Di conseguenza, potremmo ottenere più informazioni su quando l’Universo era più giovane.

Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, è reperibile qui.