Più a fondo guardi nell'Universo, più lontano nel tempo ritorni. A volte puoi persino scavare troppo in profondità e vedere galassie "giovani" simili alla Via Lattea, situate a 12 miliardi di anni da noi.
Un'interpretazione artistica del predecessore della Via Lattea nell'Universo primordiale. Collocato sullo sfondo di una quasar che brilla attraverso il "super-alone" di idrogeno gassoso che circonda la galassia.
Scansionando vecchi oggetti dell'Universo, gli astronomi riescono a capire come la nostra galassia ha guardato nella sua giovinezza.
Con l'aiuto del grande reticolo Atakam di gamma millimetrica (ALMA), i ricercatori sono stati in grado di trovare "calchi" di galassie come la nostra, quando la loro formazione stellare stava guadagnando velocità. Quindi l'universo è cresciuto fino a 2 miliardi di anni. Poiché la luce ha velocità, guardare in profondità nello spazio significa che si guarda letteralmente nel passato, ammirando le galassie a 12 miliardi di anni lontano dalla Terra. Il cosmo moderno ha 13,8 miliardi di anni.
Considerando due antiche galassie in lunghezze d'onda infrarosse, gli scienziati hanno notato che all'inizio del loro sviluppo avevano dischi di gas idrogeno allungati che erano significativamente superiori a piccole aree di formazioni stellari all'interno. Hanno visto anche dischi rotanti di gas e polvere e stelle a formazione rapida (fino a 100 masse solari all'anno). Per vedere le galassie ALMA J081740.86 + 135138.2 e ALMA J120110.26 + 211756.2, era necessario utilizzare la luce di due quasar sullo sfondo. Questi sono buchi neri supermassicci circondati da dischi di accrescimento luminosi. Sono considerati centri di galassie attive.
Immagine composizionale di una giovane galassia, simile alla Via Lattea, separata da 12 miliardi di anni luce, così come un quasar di fondo, situato a 12,5 miliardi di anni luce.
Di solito è difficile guardare le galassie davanti a un quasar, perché i quasar sono molto luminosi e la giovane galassia è debole. Ma ALMA è stata in grado di tracciare la luce infrarossa dal carbonio ionizzato delle galassie, splendendo da sola, così come la sagoma dell'idrogeno nel bagliore dei quasar. Il carbonio, che emette luce a una lunghezza d'onda di 158 micrometri (regione del lontano infrarosso), caratterizza la struttura di ciascuna galassia e le emissioni di luce infrarossa dalla polvere mostrano aree di nascita stellare.
Il carbonio luminoso ha anche fornito indizi sulla struttura delle galassie. Si è scoperto che si è spostato dal gas idrogeno, che era originariamente visto dagli astronomi. Ciò significa che i gas galattici si estendono lontano da una regione densa di carbonio, indicando che ciascuna galassia è dotata di un grande alone di idrogeno.
Considerando gli oggetti in primo piano, "ci aspettavamo di vedere uno scoppio debole direttamente sopra il quasar, e invece abbiamo notato galassie brillanti ad una grande distanza dal quasar", ha detto l'astrofisico J. Xavier Prohaska dell'Università della California (Santa Cruz). I dati hanno anche mostrato che le galassie giovani hanno già iniziato a ruotare, e questo è un segno di galassie a spirale, come la Via Lattea.
La ricerca di queste prime galassie è iniziata nel 2003, quando Prohaska stava lavorando all'idea di utilizzare gli spettri dei quasar e le lunghezze d'onda della luce che emettono per trovare in primo piano la galassia. Questo metodo è chiamato sistemi Lyman-alfa smorzato, perché il gas idrogeno blocca determinate lunghezze d'onda della luce dal quasar, rivelando la presenza e l'estensione del gas.
"ALMA ha aiutato a risolvere un dibattito pluriennale sulla formazione delle galassie", afferma Chris Carilli, astronomo dell'Osservatorio Nazionale di Astronomia Radio di Socorro, nel New Mexico. "Si è scoperto che alcune primissime galassie hanno aloni che si espandono molto più di quanto si pensasse in precedenza", ha detto, aggiungendo che questi aloni "possono rappresentare il futuro materiale per la crescita della galassia".
