Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha stabilito un nuovo straordinario punto di riferimento: rilevare la luce di una stella esistita nel primo miliardo di anni dopo la nascita dell’universo, la stella più lontana mai vista fino ad oggi.
La scoperta è un enorme salto indietro nel tempo rispetto alla stella più vecchia vista in precedenza rilevata da Hubble nel 2018. Quella stella esisteva quando l’universo aveva circa 4 miliardi di anni, o il 30 percento della sua età attuale, in un momento che gli astronomi chiamano “redshift 1,5“. Gli scienziati usano la parola “redshift” perché mentre l’universo si espande, la luce proveniente da oggetti distanti viene allungata o “spostata” a lunghezze d’onda più lunghe e più rosse mentre viaggia verso di noi.
La stella appena rilevata è così lontana che la sua luce ha impiegato 12,9 miliardi di anni per raggiungere la Terra, apparendoci come quando l’universo aveva solo il 7% della sua età attuale, con spostamento verso il rosso di 6,2. Gli oggetti più piccoli visti in precedenza a una distanza così grande sono ammassi di stelle, incorporati all’interno delle prime galassie.
“All’inizio non ci credevamo quasi, era molto più lontano della precedente stella più distante e con spostamento verso il rosso più alto“, ha detto l’astronomo Brian Welch della Johns Hopkins University di Baltimora, autore principale del documento, pubblicato su Nature, che descrive la scoperta. La scoperta è stata fatta dai dati raccolti durante il programma RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) di Hubble, guidato dal coautore Dan Coe presso lo Space Telescope Science Institute (STScI), sempre a Baltimora.
“Normalmente a queste distanze, intere galassie sembrano piccole macchie, con la luce di milioni di stelle che si fonde insieme“, ha detto Welch. “La galassia che ospita questa stella è stata ingrandita e distorta da una lente gravitazionale in una lunga mezzaluna che abbiamo chiamato Sunrise Arc“.
Dopo aver studiato la galassia in dettaglio, Welch ha stabilito che una caratteristica è una stella estremamente ingrandita che ha chiamato Earendel, che significa “stella del mattino” in inglese antico. La scoperta promette di aprire un’era inesplorata nello studio della formazione stellare molto precoce.
“Earendel esisteva così tanto tempo fa che potrebbe non avere avuto tutte le stesse materie prime delle stelle che ci circondano oggi“, ha spiegato Welch. “Lo studio di Earendel sarà una finestra su un’era dell’universo che non conosciamo, ma che ha portato a tutto ciò che sappiamo. È come se avessimo letto un libro davvero interessante, ma abbiamo iniziato con il secondo capitolo e solo ora avremo la possibilità di vedere come è iniziato tutto“, ha detto Welch.
Quando le stelle si allineano
Il team di ricerca stima che Earendel sia almeno 50 volte la massa del nostro Sole e milioni di volte più luminosa, rivaleggiando con le stelle più massicce conosciute. Ma anche una stella così brillante e di massa molto elevata sarebbe impossibile da vedere a una distanza così grande senza l’aiuto dell’ingrandimento naturale fornito da un enorme ammasso di galassie, WHL0137-08, che si trova tra noi ed Earendel. La massa dell’ammasso di galassie deforma il tessuto dello spazio, creando una potente lente d’ingrandimento naturale che distorce e amplifica notevolmente la luce proveniente da oggetti distanti dietro di essa.
Grazie al raro allineamento con l’ammasso di galassie ingrandito, la stella Earendel appare direttamente o estremamente vicino a un’increspatura nel tessuto dello spazio. Questa ondulazione, definita in ottica “caustica”, fornisce il massimo ingrandimento e schiarimento. L’effetto è analogo alla superficie increspata di una piscina che crea motivi di luce brillante sul fondo della piscina in una giornata di sole. Le increspature sulla superficie fungono da lenti e concentrano la luce solare sulla massima luminosità sul fondo della piscina.
Questa caustica fa emergere la stella Earendel dal bagliore generale della sua galassia natale. La sua luminosità è ingrandita mille volte o più. A questo punto, gli astronomi non sono in grado di determinare se Earendel sia una stella binaria, sebbene la maggior parte delle stelle massicce abbia almeno una stella compagna più piccola.
Conferma con il Webb
Gli astronomi si aspettano che Earendel rimarrà molto ingrandita per gli anni a venire. Sarà osservata dal telescopio spaziale James Webb della NASA. L’elevata sensibilità di Webb alla luce infrarossa è necessaria per saperne di più su Earendel, perché la sua luce è allungata (spostata verso il rosso) a lunghezze d’onda infrarosse più lunghe a causa dell’espansione dell’universo.
“Con Webb ci aspettiamo di confermare che Earendel è davvero una stella, oltre a misurarne la luminosità e la temperatura“, ha affermato Coe. Questi dettagli ne restringeranno il tipo e lo stadio nel ciclo di vita stellare. “Ci aspettiamo anche di scoprire che la galassia Sunrise Arc è priva di elementi pesanti che si formano nelle generazioni successive di stelle. Ciò suggerirebbe che Earendel è una stella rara e massiccia povera di metalli“, ha detto Coe.
La composizione di Earendel sarà di grande interesse per gli astronomi, perché si è formata prima che l’universo fosse riempito con gli elementi pesanti prodotti dalle successive generazioni di stelle massicce. Se studi di follow-up scoprissero che Earendel è composto solo da idrogeno ed elio primordiali, sarebbe la prima prova per le leggendarie stelle di Popolazione III, che si ipotizza siano le primissime stelle nate dopo il big bang. Sebbene la probabilità sia piccola, Welch ammette che è comunque allettante.
“Con Webb, potremmo vedere stelle anche più lontane di Earendel, il che sarebbe incredibilmente eccitante“, ha detto Welch. “Andremo il più indietro possibile. Mi piacerebbe vedere Webb battere il record di distanza di Earendel”.
Il telescopio spaziale Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra la NASA e l’ESA (Agenzia spaziale europea). Il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, gestisce il telescopio. Lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, nel Maryland, conduce le operazioni scientifiche di Hubble. STScI è gestito per la NASA dall’Association of Universities for Research in Astronomy di Washington, DC
