Comunicato Stampa

Un Universo Risplendente

Lo spettrografo MUSE rivela che quasi l'intero cielo nell'Universo primordiale brilla nella riga di emissione Lyman-alfa

01 Ottobre 2018

Osservazioni profonde fatte con lo spettrografo MUSE, installato sul Very Large Telescope dell'ESO, hanno scoperto vasti serbatoi cosmici di idrogeno atomico attorno a galassie distanti. La squisita sensibilità di MUSE ha permesso osservazioni dirette di deboli nubi di idrogeno nell'universo primordiale che brillano nella riga di emissione Lyman-alfa, rivelando che quasi l'intero cielo notturno è invisibilmente luminoso.

Un'imprevista abbondanza di emissione Lyman-alfa nella regione del campo profondo di Hubble (Hubble Ultra Deep Field o HUDF) è stata scoperta da un'equipe internazionale di astronomi che utilizza lo strumento MUSE installato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO. L'emissione scoperta copre quasi l'intero campo visivo - portando gli astronomi a estrapolare che quasi tutto il cielo brilli intensamente di emissione invisibile nella riga Lyman-alfa prodotta nell'Universo primordiale [1].

Gli astronomi sono stati a lungo abituati all'apparenza sensibilmente diversa del cielo a diverse lunghezze d'onda, ma l'estensione dell'emissione Lyman-alfa osservata era decisamente sorprendente. "Rendersi conto che l'intero cielo si illumina nella banda ottica quando si osserva l'emissione Lyman-alfa prodotta da lontane nubi di idrogeno è stata una sorpresa letteralmente illuminante", ha spiegato Kasper Borello Schmidt, membro dell'equipe di astronomi che ha prodotto questo risultato.

"Questa è una grande scoperta!" ha aggiunte il membro dell'equipe Themiya Nanayakkara. "La prossima volta che guarderete un cielo notturno senza luna e vedrete le stelle, immaginate il bagliore invisibile dell'idrogeno: il primo elemento costitutivo dell'universo, che illumina l'intero cielo notturno."

La regione dell'HUDF osservata dal team è un'area altrimenti insignificante nella costellazione della Fornace, che era stata mappata dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA nel 2004, quando Hubble trascorse più di 270 ore di prezioso tempo di osservazione guardando la stessa regione di cielo con una profondità mai raggiunta prima.

Le osservazioni dell'HUDF hanno rivelato migliaia di galassie sparse su quella che sembrava essere una zona buia del cielo, dandoci una visione ridimensionante della scala dell'universo. Ora, le straordinarie capacità di MUSE ci hanno permesso di guardare ancora più in profondità. Per la prima volta, con le osservazioni dell'HUDF, gli astronomi sono stati in grado di vedere la debole emissione della riga Lyman-alfa negli involucri gassosi delle prime galassie. Questa immagine composita mostra la radiazione Lyman-alfa in blu sovrapposta alla famosa immagine dell'HUDF.

MUSE, lo strumento che ha permesso queste ultime osservazioni, è uno spettrografo a campo integrale all'avanguardia installato sul telescopio UT4 del VLT all'Osservatorio del Paranal dell'ESO [2]. Quando MUSE osserva il cielo, vede la distribuzione delle lunghezze d'onda della luce che colpiscono ogni pixel nel suo rilevatore. Guardare l'intero spettro della luce da oggetti astronomici ci fornisce una profonda conoscenza dei processi astrofisici che si verificano nell'Universo [3].

"Con queste osservazioni MUSE, otteniamo una visione completamente nuova dei 'bozzoli' di gas diffuso che circondano le galassie nell'Universo primordiale," ha commentato Philipp Richter, un altro membro del'equipe.

L'equipe internazionale di astronomi che ha svolto queste osservazioni ha provvisoriamente identificato ciò che produce l'emissione Lyman-alfa in queste nubi distanti di idrogeno, ma la causa precisa rimane un mistero. Tuttavia, poiché questo debole bagliore onnipresente è considerato diffuso ovunque nel cielo notturno, si prevede che la ricerca futura riuscirà a fare luce sulla sua origine.

"In futuro, prevediamo di effettuare misurazioni ancora più sensibili", ha concluso Lutz Wisotzki, a capo dell'equipe. "Vogliamo scoprire i dettagli di come questi vasti serbatoi cosmici di idrogeno atomico siano distribuiti nello spazio."

Note

[1] La luce viaggia in modo increbilmente rapido, ma a una velocità finita, il che significa che la luce che raggiunge la Terra da galassie estremamente distanti ha richiesto molto tempo per viaggiare, dandoci una finestra sul passato, quando l'Universo era molto più giovane.

[2] Il telescopio UT4 del VLT, Yepun, ospita una suite di eccezionali strumenti scientifici e sistemi tecnologicamente avanzati, tra cui l'Adaptive Optics Facility, che è stato recentemente insignito del premio Paul F. Forman Team Engineering Excellence Award per il 2018 dalla American Optical Society.

[3] La radiazione Lyman-alfa osservata da MUSE ha origine dalle transizioni atomiche degli elettroni in atomi di idrogeno che irradiano luce con una lunghezza d'onda di circa 122 nanometri. Questa radiazione è completamente assorbita dall'atmosfera terrestre. Solo l'emissione Lyman-alfa spostata verso il rosso (red-shifted) da galassie estremamente distanti ha una lunghezza d'onda abbastanza lunga da superare l'atmosfera terrestre senza impedimenti e può essere rilevata usando i telescopi da terra dell'ESO

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato presentato nell'articolo “Nearly 100% of the sky is covered by Lyman-α emission around high redshift galaxies” pubblicato oggi dalla rivista Nature.

L'equipe e' composta da Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Germania), Roland Bacon (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Francia), Jarle Brinchmann (Universiteit Leiden, Paesi Bassi; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portogallo), Sebastiano Cantalupo (ETH Zürich, Svizzera), Philipp Richter (Universität Potsdam, Germania), Joop Schaye (Universiteit Leiden, Paesi Bassi), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Germania), Tanya Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Germania), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Germania), Mohammad Akhlaghi (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Francia), Nicolas Bouché (Université de Toulouse, Francia), Thierry Contini (Université de Toulouse, Francia), Bruno Guiderdoni (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, L’Université de Lyon, Francia), Edmund C. Herenz (Stockholms universitet, Sweden), Hanae Inami (L’Université de Lyon, Francia), Josephine Kerutt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Germania), Floriane Leclercq (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon,L’Université de Lyon, Francia), Raffaella A. Marino (ETH Zürich, Svizzera), Michael Maseda (Universiteit Leiden, Paesi Bassi), Ana Monreal-Ibero (Instituto Astrofísica de Canarias, Spagna; Universidad de La Laguna, Spagna), Themiya Nanayakkara (Universiteit Leiden, Paesi Bassi), Johan Richard (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon,L’Université de Lyon, Francia), Rikke Saust (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Germania), Matthias Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Germania), e Martin Wendt (Universität Potsdam, Germania).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e di gran lunga l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile e l'Australia come partner strategico. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di APEX e di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente, sulla piana di Chajnantor. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'Extremely Large Telescope o ELT (significa Telescopio Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

Links

• Fotografie di MUSE
• Fotografie del VLT

Contatti

Lutz Wisotzki
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam
Potsdam, Germany
Tel.: +49 331 7499 532
E-mail: lwisotzki@aip.de

Roland Bacon
MUSE Principal Investigator / Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
Lyon, France
Cell.: +33 6 08 09 14 27
E-mail: rmb@obs.univ-lyon1.fr

Calum Turner
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Anna Wolter (press contact Italia)
Rete di divulgazione scientifica dell'ESO e INAF-Osservatorio Astronomico di Brera
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