Anche il 2024 è stato un anno straordinario per l’astronomia e l’esplorazione del cosmo, con immagini che hanno svelato nuovi dettagli sull’Universo e aiutato nel rispondere a molte domande sulla sua natura. Grazie alla combinazione di telescopi spaziali e osservatori terrestri, abbiamo avuto accesso a una varietà di viste mozzafiato, che spaziano dalle galassie più lontane agli eventi più violenti dell’Universo.
Tutte viste che non sono solo straordinarie da un punto di vista estetico, ma offrono anche un ineguagliabile valore scientifico, ampliando la nostra comprensione del cosmo e ispirando nuove domande per il futuro.
In questo articolo, abbiamo selezionato dieci tra le immagini più significative pubblicate nel 2024, che mostrando l’immenso progresso tecnologico e la collaborazione globale che alimentano queste scoperte.
L’inizio di un atlante cosmico senza precedenti (Euclid)
Questa straordinaria immagine, pubblicata dall’Agenzia Spaziale Europea lo scorso 15 ottobre, è parte del primo mosaico cosmico prodotto dal telescopio spaziale Euclid, un’anteprima del futuro atlante che verrà completato nel corso della missione.
Il mosaico nella sua interezza (reperibile qui) copre una vasta porzione del cielo australe, rivelando dettagli incredibili di milioni di galassie e stelle. Le strutture blu luminose rappresentano filamenti di gas e polvere, disegnando la rete cosmica su scale mai osservate prima con questa precisione. Tra questi intricati intrecci, è possibile intravedere galassie in diverse fasi della loro evoluzione, dai giovani ammassi stellari alle galassie più antiche.
Questa immagine è solo una parte della survey che Euclid condurrà nei prossimi sei anni, coprendo circa 15mila gradi quadrati del cielo. Il telescopio utilizza strumenti nel visibile e infrarosso per mappare la distribuzione della materia visibile e quella oscura, fornendo una vista tridimensionale dell’Universo. Grazie a queste osservazioni, gli scienziati potranno studiare l’evoluzione delle galassie, la struttura a grande scala dell’Universo e il ruolo della materia oscura e dell’energia oscura nel plasmarla.
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La prima foto di una stella fuori dalla Via Lattea (VLTI)
Per la prima volta, gli astronomi hanno ottenuto l’immagine di una stella situata al di fuori della Via Lattea grazie al Very Large Telescope Interferometer (VLTI). La stella immortalata si trova nella Grande Nube di Magellano, una galassia satellite della nostra, a circa 160mila anni luce di distanza. Questa impresa straordinaria rappresenta un traguardo fondamentale nell’osservazione stellare, e una dimostrazione della capacità tecnica degli strumenti moderni.
L’immagine mostra la stella come un disco luminoso, circondato da strutture che riflettono la turbolenza e le dinamiche del gas circostante. Il livello di dettaglio raggiunto è stato reso possibile dall’interferometria, una tecnica che combina la luce raccolta da più telescopi per creare un’immagine ad altissima risoluzione. Questa tecnologia ha permesso di distinguere la forma e alcune caratteristiche fisiche della stella, un’impresa che fino a oggi era stata possibile solo per stelle nella nostra Galassia.
La stella osservata è una supergigante rossa, una fase evolutiva avanzata in cui la stella espande i suoi strati esterni, rilasciando enormi quantità di materiale nello spazio circostante. Lo studio di questi oggetti fornisce informazioni cruciali sull’evoluzione stellare e sulla composizione chimica delle galassie vicine.
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La galassia più lontana mai osservata (James Webb)
La galassia JADED-GS-z14-0 rappresenta un record straordinario nella nostra comprensione del cosmo: è la galassia più distante mai osservata, individuata grazie al James Webb. Situata a un redshift (un fenomeno cosmologico che indica quanto la luce di un oggetto distante è stata allungata a causa dell’espansione dell’Universo) di circa z=14, questa galassia esisteva quando l’Universo aveva appena 290 milioni di anni, offrendo una visione diretta su una delle primissime epoche di formazione galattica.
L’immagine, ottenuta durante il programma JADES (JWST Advanced Deep Extragalactic Survey), mostra una galassia compatta e luminosa, visibile come un piccolo punto rosso nella vastità dell’Universo primordiale. La luce di JADED-GS-z14-0 ha viaggiato per oltre 13.4 miliardi di anni prima di raggiungere il telescopio, permettendo agli scienziati di studiare la composizione, la formazione stellare e le proprietà chimiche di una galassia estremamente lontana da qui.
Questa scoperta fornisce indizi cruciali su come le prime galassie si siano formate e abbiano influenzato il processo di reionizzazione cosmica, una fase chiave nella storia dell’Universo. Inoltre, le osservazioni di Webb dimostrano la straordinaria capacità di sondare l’universo lontano con un livello di dettaglio senza precedenti, aprendo nuove strade per lo studio delle prime strutture cosmiche.
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Sagittarius A* in luce polarizzata (EHT)
Questa immagine rappresenta la prima osservazione in luce polarizzata di Sagittarius A* (Sgr A*), il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Realizzata dall’Event Horizon Telescope (EHT), questa immagine non solo mostra l’ombra del buco nero, ma rivela anche il comportamento del campo magnetico nel gas circostante. Le linee luminose visibili rappresentano il tracciato del campo magnetico, evidenziando come esso influenzi il materiale che cade verso il buco nero.
La polarizzazione della luce è un fenomeno che si verifica quando la luce viene influenzata da campi magnetici o da materiali anisotropi, e in questo caso fornisce informazioni cruciali sulla fisica estrema delle regioni prossime al buco nero. Le osservazioni indicano che i campi magnetici giocano un ruolo fondamentale nel regolare il flusso di materiale verso Sgr A*, influenzando il processo di accrescimento e l’emissione di energia.
Questa immagine segna un passo avanti significativo nella comprensione di come i buchi neri interagiscano con il loro ambiente. I dati suggeriscono che i campi magnetici potrebbero essere responsabili di stabilizzare il disco di accrescimento, impedendo al gas di cadere direttamente nel buco nero. Inoltre, queste osservazioni offrono una nuova prospettiva sulla natura dei getti relativistici, fenomeni energetici associati a molti buchi neri supermassicci.
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Una vista ravvicinata su un quasar lontano (Hubble)
Le osservazioni del telescopio spaziale Hubble hanno rivelato dettagli senza precedenti di un quasar lontano, uno degli oggetti più luminosi e potenti dell’Universo. Situato a miliardi di anni luce dalla Terra, il quasar si distingue per l’intensa radiazione emessa mentre il materiale cade verso il buco nero supermassiccio al suo centro. L’immagine mette in evidenza non solo il nucleo brillante, ma anche il getto di materiale espulso, visibile nella parte inferiore destra, che si estende per decine di migliaia di anni luce nello spazio intergalattico.
Grazie alla sensibilità e alla risoluzione di Hubble, è stato possibile analizzare la struttura del disco di accrescimento e del getto relativistico, fornendo informazioni cruciali sulla fisica estrema che governa questi oggetti. I quasar come questo svolgono un ruolo fondamentale nell’evoluzione delle galassie, influenzando il loro ambiente circostante attraverso i venti e i getti che emettono.
L’immagine contribuisce anche a studiare la distribuzione della materia oscura attraverso le lenti gravitazionali, poiché la luce del quasar è stata distorta dal passaggio attraverso ammassi di galassie lungo la linea di vista. Questi dati offrono una rara opportunità di esplorare sia il cuore di un quasar attivo sia le proprietà del cosmo che lo circonda.
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Una galassia in formazione nell’Universo primordiale (James Webb)
Questa foto ottenuta con il James Webb mostra una giovane galassia in formazione situata nell’Universo primordiale, a circa 13 miliardi di anni luce dalla Terra, soprannominata “Firefly Sparkle”. L’immagine, ottenuta grazie alla straordinaria capacità del Webb di osservare nello spettro infrarosso, rivela dettagli senza precedenti di una galassia in un’epoca in cui l’Universo aveva circa 600 milioni di anni. In particolare, mostra 10 ammassi stellari brillanti, con i quali la galassia si sta “assemblando”.
Firefly Sparkle è circondata da due compagne galattiche, indicate come “Companion 1” e “Companion 2”, che potrebbero essere in fase di interazione o fusione con la galassia principale. L’incredibile luminosità della Firefly Sparkle è amplificata dal fenomeno della lente gravitazionale, causato da un ammasso di galassie interposto, che agisce come una lente naturale, ingrandendo la luce della galassia distante.
La massa di Firefly Sparkle sarebbe concentrata principalmente negli ammassi (che rappresentano tra il 49% e il 57% della massa totale), cosa che ha permesso agli scienziati di dire che si tratta di una galassia di piccola massa, ancora lontana dal raggiungere il suo peso massimo e una forma definitiva, processi che richiederanno miliardi di anni.
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Un sistema binario di stelle vicino a Sagittarius A* (VLT)
Questa foto, ottenuta grazie al Very Large Telescope (VLT), non è bellissima dal punto di vista estetico, ma decisamente straordinaria per la scienza che nasconde: mostra per la prima volta un sistema binario di stelle individuato nelle vicinanze di Sagittarius A* (Sgr A*), il buco nero supermassiccio situato al centro della nostra galassia.
Identificato come “D9”, questo sistema binario rappresenta una scoperta eccezionale, fornendo nuove informazioni sui processi di formazione stellare e sulla dinamica estrema delle stelle che orbitano attorno a un buco nero supermassiccio.
Le due stelle di D9 si trovano in un’area altamente perturbata dalla gravità di Sgr A*, e la loro sopravvivenza in una regione così ostile rappresenta un enigma per gli astrofisici. Si stima che il sistema binario abbia un’orbita estremamente compatta, con le due stelle separate da poche centinaia di milioni di km – una distanza ridotta se considerata la scala galattica.
Questa scoperta, resa possibile dalle osservazioni a infrarossi del VLT, suggerisce che la formazione stellare possa avvenire anche in ambienti estremi, come nelle vicinanze di un buco nero supermassiccio. Inoltre, il sistema D9 potrebbe fornire indizi cruciali sull’evoluzione delle stelle in tali condizioni.
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L’eruzione di un buco nero supermassiccio (Chandra/LOFAR/Hubble)
Questa immagine combina osservazioni multiple da telescopi spaziali e terrestri, tra cui Chandra, Hubble, e LOFAR, e mostra una delle eruzioni di buco nero più potenti mai registrate. Si tratta di un evento straordinario verificatosi nell’ammasso di galassie MS0735.6+7421, situato a circa 2.6 miliardi di anni luce dalla Terra. L’immagine evidenzia con chiarezza i segni lasciati dall’eruzione, con una serie di strutture che raccontano l’impatto energetico del buco nero sul suo ambiente circostante.
Al centro dell’immagine si trovano enormi cavità scavate nel gas caldo dell’ammasso, un chiaro segno della potenza dei getti emessi dal buco nero. I resti del getto e i possibili resti del contro-getto indicano che questa attività è proseguita per centinaia di milioni di anni, rilasciando un’energia stimata pari a 10 miliardi di esplosioni di supernova. Intorno al nucleo centrale si osservano anche le “ali” dei bordi delle cavità, che delineano la struttura dinamica del gas. L’effetto di lente gravitazionale visibile in prossimità delle galassie centrali permette inoltre di studiare galassie lontane che si trovano dietro l’ammasso.
Questo evento non solo è una delle manifestazioni più estreme dell’interazione tra un buco nero e il suo ambiente, ma offre una finestra unica per comprendere come i buchi neri supermassicci influenzino la formazione e l’evoluzione degli ammassi di galassie.
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Una supernova in tre momenti della sua evoluzione (James Webb)
Nella foto a sinistra vediamo un’immagine del James Webb nell’infrarosso dell’ammasso di galassie Abell 2744, dove le galassie luminose in primo piano agiscono come potenti lenti gravitazionali, deformando e amplificando la luce proveniente da galassie ancora più lontane, visibili come sottili archi arancioni. Questo effetto non solo crea una spettacolare rappresentazione visiva, ma offre anche un’opportunità unica per sondare l’Universo primordiale.
In particolare, come vediamo nella porzione di immagine zoomata a destra, l’effetto di lente gravitazionale ha creato tre immagini della stessa supernova, soprannominata “supernova H0pe”. Questo fenomeno ha permesso ai ricercatori di osservare l’esplosione in tre momenti diversi della sua evoluzione, poiché la luce ha seguito percorsi di lunghezza diversa per raggiungere la Terra.
Questa immagine è stata utilizzata per affrontare una delle questioni più controverse in cosmologia: la “tensione di Hubble”. Combinando i ritardi temporali tra le immagini, la distanza della supernova e le proprietà della lente gravitazionale, il team è riuscito a calcolare un valore per la costante di Hubble, il tasso di espansione dell’Universo: 75.4 km al secondo per megaparsec, con un margine di errore di +8.1 e -5.5.
Questo valore si allinea con le misurazioni dell’Universo locale, ma rimane in tensione con i valori derivati dall’Universo primordiale. Questo risultato, quindi, non risolve definitivamente la tensione di Hubble, anche se offre un nuovo metodo indipendente per affrontare il problema.
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Una vista unica su una regione di formazione stellare (Euclid)
Messier 78, a circa 1300 anni luce da noi nella costellazione di Orione, si rivela come un vivace vivaio stellare grazie alla straordinaria capacità di osservazione del telescopio spaziale Euclid. Con la sua fotocamera a infrarossi, Euclid ha oltrepassato la coltre di polvere che avvolge questa regione, offrendoci una visione mai ottenuta prima a questo livello di dettaglio.
Complessi filamenti di gas e polvere si intrecciano nello spazio, illuminati dalla luce di giovani stelle in formazione. In questa immagine rivoluzionaria sono stati identificati oltre 300mila nuovi oggetti, tra cui nane brune e pianeti erranti, oggetti di dimensioni sub-stellari per la prima volta in Messier 78.
Grazie a Euclid gli scienziati hanno potuto osservare nell’infrarosso dettagli mai catturati prima d’oggi, come le nubi oscure che nascondono questi oggetti alla luce visibile. In alto, la nebulosa luminosa NGC 2071 brilla intensa, mentre verso la parte inferiore dell’immagine si estende un filamento che ospita processi di formazione stellare ancora in corso.
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