L’acqua è stata rilevata nella galassia più massiccia dell’universo primordiale, secondo le nuove osservazioni dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Gli scienziati che studiano SPT0311-58 hanno trovato H20, insieme al monossido di carbonio nella galassia, che si trova a circa 12,88 miliardi di anni luce dalla Terra.
Il rilevamento di queste due molecole in abbondanza suggerisce che l’universo molecolare si stava rafforzando poco dopo che gli elementi erano stati forgiati nelle prime stelle. La nuova ricerca comprende lo studio più dettagliato del contenuto di gas molecolare di una galassia nell’universo primordiale fino ad oggi e il rilevamento più distante di H20 in una galassia normale che forma stelle. La ricerca è pubblicata su The Astrophysical Journal.
SPT0311-58 è in realtà costituito da due galassie ed è stato visto per la prima volta dagli scienziati di ALMA nel 2017 nella sua posizione, o tempo, nell’Epoca della Reionizzazione. Questa epoca si è verificata in un momento in cui l’universo aveva solo 780 milioni di anni, circa il 5% della sua età attuale, e stavano nascendo le prime stelle e galassie.
Gli scienziati ritengono che le due galassie possano fondersi e che la loro rapida formazione stellare non stia solo consumando il loro gas, o combustibile per la formazione delle stelle, ma che alla fine possa evolvere la coppia in enormi galassie ellittiche come quelle viste nell’universo locale.
“Utilizzando osservazioni ALMA ad alta risoluzione del gas molecolare nella coppia di galassie conosciute collettivamente come SPT0311-58 abbiamo rilevato molecole di acqua e monossido di carbonio nella più grande delle due galassie. L’ossigeno e il carbonio, in particolare, sono elementi di prima generazione, e nelle forme molecolari di monossido di carbonio e acqua, sono fondamentali per la vita come la conosciamo”, ha affermato Sreevani Jarugula, astronomo dell’Università dell’Illinois e ricercatore principale della nuova ricerca.
“Questa galassia è la galassia più massiccia attualmente conosciuta ad alto redshift, o il tempo in cui l’universo era ancora molto giovane. Ha più gas e polvere rispetto ad altre galassie nell’universo primordiale, che ci offre molte potenziali opportunità per osservare molecole abbondanti e per comprendere meglio come questi elementi che hanno creato la vita abbiano influito sullo sviluppo dell’universo primordiale”.
L’acqua, in particolare, è la terza molecola più abbondante nell’universo dopo l’idrogeno molecolare e il monossido di carbonio. Precedenti studi sulle galassie nell’universo locale e primordiale hanno correlato l’emissione di acqua e l’emissione nel lontano infrarosso della polvere. “La polvere assorbe la radiazione ultravioletta dalle stelle nella galassia e la riemette sotto forma di fotoni nel lontano infrarosso”, ha detto Jarugula.
“Questo eccita ulteriormente le molecole d’acqua, dando origine all’emissione d’acqua che gli scienziati sono in grado di osservare. In questo caso, ci ha aiutato a rilevare l’emissione d’acqua in questa enorme galassia. Questa correlazione potrebbe essere utilizzata per sviluppare l’acqua come tracciante di stelle, formazione, che potrebbe quindi essere applicata alle galassie su scala cosmologica”.
Lo studio delle prime galassie che si sono formate nell’universo aiuta gli scienziati a comprendere meglio la nascita, la crescita e l’evoluzione dell’universo e di tutto ciò che contiene, inclusi il sistema solare e la Terra.
“Le prime galassie stanno formando stelle a una velocità migliaia di volte quella della Via Lattea”, ha affermato Jarugula. “Lo studio del contenuto di gas e polvere di queste prime galassie ci informa delle loro proprietà, come il numero di stelle che si stanno formando, la velocità a quale gas viene convertito in stelle, come le galassie interagiscono tra loro con il mezzo interstellare e altro ancora”.
Secondo Jarugula, c’è ancora molto da imparare su SPT0311-58 e sulle galassie dell’universo primordiale.
“Questo studio non solo fornisce risposte su dove e quanto lontano può esistere l’acqua nell’universo, ma ha anche sollevato una grande domanda: come si sono riuniti così tanto gas e polvere per formare stelle e galassie così presto nell’universo? “La risposta richiede ulteriori studi su queste e altre galassie che formano stelle per ottenere una migliore comprensione della formazione strutturale e dell’evoluzione dell’universo primordiale”.
“Questo entusiasmante risultato, che mostra il potere di ALMA, si aggiunge a una crescente raccolta di osservazioni dell’universo primordiale”, ha affermato Joe Pesce, astrofisico e direttore del programma ALMA presso la National Science Foundation.
“Queste molecole, importanti per la vita sulla Terra, si stanno formando non appena possono e la loro osservazione ci sta dando un’idea dei processi fondamentali di un universo molto diverso da quello odierno”.
