Galassie nascoste: quando l’invisibile riscrive le regole

Un team di astronomi, impegnato in una profonda esplorazione delle epoche remote dell’universo, attraverso l’analisi di dati provenienti da osservatori spaziali dedicati, ha annunciato una scoperta potenzialmente epocale: l’individuazione di una popolazione di galassie nascoste precedentemente inosservata, celata nelle profondità del passato cosmico.

Questa rivelazione, basata sull’analisi meticolosa dei dati raccolti dall’Herschel Space Observatory, una missione dell’Agenzia Spaziale Europea conclusasi nel 2013, è stata condotta congiuntamente dall’astrofisico Chris Pearson del Rutherford Appleton Laboratory nel Regno Unito e dai suoi collaboratori.

Scoperta una popolazione di galassie nascoste nel Deep Space

La ricerca pionieristica si è avvalsa delle capacità uniche dello strumento SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receiver) a bordo dell’Herschel Space Observatory. A SPIRE era affidato il compito cruciale di scrutare il cosmo nelle lunghezze d’onda infrarosse più estreme, una regione dello spettro elettromagnetico che si rivela fondamentale per svelare fenomeni altrimenti oscurati.

Come ha precisato l’astrofisico Chris Pearson: “Questo lavoro ha spinto la scienza con Herschel al suo limite assoluto, indagando ben al di sotto di ciò che normalmente possiamo vedere in modo discernibile e rivelando potenzialmente una popolazione completamente nuova di galassie che contribuiscono alla luce più debole che possiamo osservare nell’Universo“. Questa affermazione sottolinea la sensibilità eccezionale dello strumento e la sua capacità di penetrare le barriere che limitano le osservazioni nella luce visibile.

Una delle ragioni principali per cui questa popolazione di galassie nascoste è rimasta a lungo invisibile risiede nel ruolo pervasivo della polvere interstellare e intergalattica. Pearson ha spiegato che: “Quando osserviamo la luce delle stelle attraverso i normali telescopi, riusciamo a leggere solo metà della storia del nostro Universo, l’altra metà è nascosta, oscurata dalla polvere interposta”.

Questo polvere cosmica, composta da minuscole particelle solide, assorbe efficacemente la luce stellare nelle lunghezze d’onda ottiche e ultraviolette, per poi riemetterla a lunghezze d’onda infrarosse più fredde. Di conseguenza, una frazione significativa dell’energia prodotta dalle stelle nell’Universo primordiale ci giunge sotto forma di radiazione infrarossa, rendendo le osservazioni in questa banda dello spettro essenziali per una comprensione completa dell’evoluzione cosmica.

La potenziale conferma dell’esistenza di questa nuova popolazione galattica avrebbe conseguenze di vasta portata per i modelli cosmologici attualmente accettati. Il fisico Thomas Varnish del Massachusetts Institute of Technology sottolinea l’importanza di questa scoperta affermando: “Se confermata, questa nuova popolazione di galassie nascoste di fatto scombussolerebbe tutti i nostri attuali modelli sul numero e l’evoluzione delle galassie”.

L’esistenza di un numero significativamente maggiore di galassie nel passato remoto, con proprietà potenzialmente diverse da quelle finora osservate, potrebbe richiedere una revisione sostanziale delle nostre teorie sulla formazione ed evoluzione delle strutture cosmiche, sul tasso di formazione stellare nell’universo primordiale e sul contributo delle galassie alla radiazione di fondo cosmica. Per giungere a una comprensione olistica dell’evoluzione dell’Universo, diventa quindi imprescindibile integrare le osservazioni nella luce ottica con quelle nella luce infrarossa a lunghezze d’onda maggiori, svelando così la “metà nascosta” della storia cosmica.

Tecniche statistiche rivoluzionarie per la scoperta di galassie nascoste nel Profondo Infrarosso

La sfida intrinseca nell’esplorazione delle profondità cosmiche risiede spesso nella risoluzione limitata degli strumenti osservativi, che può portare a un “sovraffollamento” di sorgenti luminose nelle immagini del cielo distante, rendendo ardua la distinzione tra singoli oggetti. Per superare questo ostacolo significativo e penetrare il velo di indistinguibilità, il team di ricerca guidato dall’analisi dei dati dell’Herschel Space Observatory ha adottato un approccio innovativo basato su sofisticate tecniche statistiche.

Come ha spiegato il fisico Thomas Varnish: “Abbiamo utilizzato tecniche statistiche per aggirare questo sovraffollamento, analizzando le parti più sfocate dell’immagine per sondare e modellare la distribuzione sottostante delle galassie non distinguibili nell’immagine originale”. Questa metodologia pionieristica ha permesso di estrarre informazioni preziose da regioni apparentemente indistinte, aprendo una nuova finestra sull’Universo primordiale.

L’applicazione meticolosa di queste tecniche statistiche avanzate ha condotto a una scoperta sorprendente e potenzialmente rivoluzionaria: “Ciò che abbiamo scoperto è stata la possibile prova di una popolazione completamente nuova e sconosciuta di deboli galassie nascoste nella sfocatura dell’immagine, troppo deboli per essere rilevate dai metodi convenzionali nell’analisi originale”, ha affermato Varnish.

Questa rivelazione suggerisce l’esistenza di un numero significativo di galassie nascoste precedentemente non catalogate, la cui debole emissione luminosa era mascherata dalla sovrapposizione di altre sorgenti più brillanti. L’identificazione di questa popolazione galattica “nascosta” rappresenta un passo avanti cruciale nella nostra comprensione del censimento galattico nell’universo primordiale e delle sue proprietà intrinseche.

Oltre alla loro mera esistenza, queste galassie appena scoperte potrebbero svolgere un ruolo fondamentale nel bilancio energetico dell’Universo, in particolare nella banda infrarossa. La radiazione infrarossa emessa dalle galassie nascoste, generata dalla riemissione della luce stellare assorbita dalla polvere, costituisce una componente significativa del fondo cosmico infrarosso.

Varnish ha ipotizzato che: “Queste galassie potrebbero anche fornire il pezzo mancante nel puzzle della generazione di energia dell’universo nell’infrarosso, giustificando di fatto tutte le fonti mancanti di emissione di energia a queste lunghe lunghezze d’onda”. In altre parole, la luce collettiva di questa vasta popolazione di galassie deboli, finora non rilevata, potrebbe essere la sorgente mancante che spiega l’intensità osservata del fondo infrarosso cosmico, colmando una lacuna significativa nei nostri modelli attuali sulla produzione di energia nell’universo primordiale. La conferma di questo contributo energetico avrebbe implicazioni profonde per la nostra comprensione dei processi di formazione stellare e dell’evoluzione galattica nelle prime fasi del Cosmo.

Le speranze riposte nella missione PRIMA

Nonostante l’importanza di un approccio multi-lunghezza d’onda, l’infrarosso lontano rimane una regione spettrale di primaria importanza per lo studio di queste galassie oscurate dalla polvere. Ulteriori osservazioni in questa banda, con strumenti più sensibili e con una maggiore risoluzione spaziale rispetto all’Herschel Space Observatory, potrebbero permettere di superare le limitazioni precedenti, fornendo immagini più nitide e dettagliate di queste galassie nascoste e consentendo una stima più precisa delle loro proprietà fisiche, come la massa stellare, il tasso di formazione stellare e il contenuto di polvere.

In questo contesto, la proposta Probe Far-Infrared Mission for Astrophysics (PRIMA) assume un ruolo di potenziale protagonista. Attualmente in lizza come una delle due missioni selezionate per la prossima missione di sonda da 1 miliardo di dollari della NASA, PRIMA è specificamente progettata per operare nella parte infrarossa lontana dello spettro con capacità osservative all’avanguardia.

La decisione finale sulla realizzazione di PRIMA, attesa per il prossimo anno, potrebbe rappresentare un momento cruciale per l’astrofisica dell’infrarosso lontano e, in particolare, per la conferma e lo studio dettagliato di questa nuova popolazione di galassie nascoste. Se selezionata, PRIMA offrirebbe uno strumento senza precedenti per scrutare le profondità del cosmo oscurato, aprendo nuove frontiere nella nostra comprensione dell’Universo Primordiale e dell’evoluzione delle galassie nascoste.

La sua capacità di effettuare osservazioni sensibili e ad alta risoluzione nell’infrarosso lontano potrebbe fornire le prove definitive dell’esistenza di queste galassie nascoste e svelare i segreti della loro formazione e del loro contributo al panorama cosmico.

Lo studio è stato pubblicato sul Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.