Hubble scopre come le giovani galassie trasformano i loro dintorni

I ricercatori dimostrano che le stelle giovani e compatte di una galassia hanno convertito il gas vicino da opaco a dissipato solo 1,4 miliardi di anni dopo il Big Bang.

 

Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA hanno trovato qualcosa che non si aspettavano: la luce ultravioletta di una galassia esistita solo 1,4 miliardi di anni dopo il Big Bang.

Quella galassia contiene giovani stelle molto raggruppate che producono luce ionizzante capace di trasformare il gas opaco e neutro all’interno e immediatamente intorno alla galassia, liberando la nostra vista.

Ciò suggerisce che galassie simili nell’Universo primordiale fossero responsabili di dissipare la nebbia neutra dal gas idrogeno che un tempo riempiva il cosmo.

La galassia, catalogata MXDFz4.4, esisteva alla fine dell’era della reionizzazione, un periodo di trasformazione nel nostro Universo.

Durante circa il primo miliardo di anni del cosmo, il gas tra stelle e galassie era opaco alla luce ultravioletta energetica.

Col passare del tempo, il gas ovunque divenne trasparente o ionizzato.

Il cambio non era come un interruttore on/off, ma probabilmente ha richiesto centinaia di milioni di anni.

I ricercatori stanno ancora raccogliendo prove per comprendere appieno come sia accaduto tutto ciò, motivo per cui MXDFz4.4 stabilisce un precedente cruciale.

Un articolo che descrive questa scoperta è stato pubblicato il 23 giugno 2026 sull’Astrophysical Journal.

“Osservare una galassia come questa era considerato impossibile”, ha detto l’autore principale Ilias Goovaerts, borsista post-dottorato presso lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora.

 “I ricercatori si aspettavano che la ‘nebbia’ o idrogeno neutro che riempiva l’Universo primordiale sarebbe stata troppo fitta e avrebbe oscurato la nostra vista della sua luce ionizzante. Hubble non solo ha individuato quella luce, ma ha anche aiutato a rivelare dettagli incredibili sulle caratteristiche della galassia.”

Le giovani stelle massicce emettono luce ultravioletta capace di ionizzare gli atomi di idrogeno.

Mentre questa luce viaggiava per oltre 12 miliardi di anni fino a raggiungere Hubble, lo spazio si espandeva e la luce si allungava o si spostava verso il rosso in luce visibile.

La copertura di lunghezze d’onda di Hubble, unita alla sensibilità e alla risoluzione del suo punto di osservazione spaziale, lo rende l’unico telescopio in grado di catturare questa luce ultravioletta dell’Universo primitivo.

“Gli astronomi hanno trovato molte galassie che esistevano a questo punto della storia dell’Universo, ma non abbiamo rilevato fotoni ionizzanti da nessuna di esse, rendendo MXDFz4.4 unico nel suo genere”, ha detto Marc Rafelski, coautore e vice capo della missione Hubble presso lo STScI.

Le lunghe esposizioni di Hubble, tratte da diversi sondaggi esistenti, hanno rivelato che le giovani e massicce stelle della galassia sono la fonte della luce ultravioletta, che ha liberato lo spazio circostante.

Queste stelle si sono formate in esplosioni negli ultimi milioni di anni di esistenza di MXDFz4.4 e sono ammassate insieme.

Amplificando questo effetto di affollamento, MXDFz4.4 è circa 100 volte più piccolo della nostra galassia della Via Lattea, ma sta formando stelle 10 volte più velocemente.

“Molte stelle giovani, calde e massicce in uno spazio ristretto fanno un lavoro migliore nel far saltare gas opaco,”  ha detto Goovaerts.

I ricercatori stimano che il 50-100% della luce ionizzante energetica delle stelle giovani escaia dal gas circostante.

Anche le vite delle stelle massicce giocano un ruolo, poiché vivono solo pochi milioni di anni.

Molte esplodono come supernove, rilasciando enormi quantità di energia e facendo sparare enormi fori che permettono di uscire ancora più luce.

Hubble non poteva farcela da solo. Queste conclusioni sono supportate dai dati di indagine raccolti dal Telescopio Spaziale James Webb della NASA/ESA/CSA in luce nel vicino infrarosso e dal MUSE eXtremely Deep Field o MXDF, che dà il nome alla galassia, catturato dal Very Large Telescope (VLT) dell’Osservatorio Europeo Meridionale in luce visibile.

Il team ha utilizzato i dati di Webb per determinare la massa della galassia, analizzare le sue stelle più antiche e misurare la storia della formazione stellare della galassia.

Le stelle più antiche della galassia sono meno massicce e più fredde, e quindi non sono responsabili di modificare il gas intorno a loro.

Confrontando i dati di Hubble e Webb si è anche mostrato che la formazione stellare recente è avvenuta a raffica. I dati del VLT hanno anche indicato quando esisteva MXDFz4.4: 1,4 miliardi di anni dopo il Big Bang.

Prima di questa scoperta, i ricercatori avevano identificato solo una galassia che emette luce ionizzata di un’epoca in cui l’Universo aveva 1,6 miliardi di anni.

Sono stati identificati solo pochi esempi aggiuntivi, e questi esistevano quando l’Universo aveva circa 2 miliardi di anni. MXDFz4.4 avvicina i ricercatori a trarre conclusioni ferme su come si sia svolta l’Era della Reionizzazione.

“Queste intuizioni su MXDFz4.4 sono state possibili grazie alla potente combinazione di Hubble, Webb e VLT”, ha detto il coautore Alexander Beckett, borsista post-dottorato al Laboratoire d’Astrophysique de Marsiglia. 

“Anche allora, solo utilizzando software di analisi all’avanguardia, sviluppati principalmente a Marsiglia, siamo riusciti a misurare le proprietà di questa straordinaria galassia.”

Studiare l’Era della Reionizzazione è un’impresa che dura da decenni.

I ricercatori utilizzano statistiche sulle popolazioni stellari nelle galassie vicine, che possiamo osservare in grande dettaglio, per fare supposizioni ben informate su ciò che potrebbe accadere nelle galassie dell’Universo primordiale, in parte perché le loro popolazioni stellari sono troppo distanti per essere risolte nei dettagli.

Nel 2023, i ricercatori che hanno utilizzato Webb hanno dimostrato che le stelle delle galassie emettono abbastanza luce da riscaldare e ionizzare il gas intorno a loro 900 milioni di anni dopo il Big Bang.

Questa fu una scoperta, ma gli astronomi hanno bisogno di galassie come MXDFz4.4 per spiegare completamente come avvenne il processo, poiché mostra come la luce ad alta energia delle stelle giovani sia riuscita a sfuggire al gas e alla polvere all’interno della galassia stessa.

È possibile che altre galassie come MXDFz4.4 stiano aspettando di essere scoperte.

“Le osservazioni di Hubble su MXDFz4.4 ci permettono di testare le nostre ipotesi molto più vicino all’Era della Reionizzazione che mai” . 

“Trovare più galassie, specialmente in tempi cosmici leggermente più tardi dove campioni più grandi sono a portata di mano, ci permetterebbe di affinare queste misurazioni e capire cosa ci ha liberato la visuale mentre quell’era stava per finire.”

 

 

 

 

NASA, ESA, STScI, I. Goovaerts, M. Rafelski, A. Koekemoer (STScI). Image Processing: A. Pagan (STScI)