ASCOLTA I NOSTRI PODCAST SU SPOTIFY
Nuove ricerche suggeriscono che una potente luce ultravioletta potrebbe aver agito come un soffiatore di foglie cosmica in alcune delle galassie più antiche dell’universo.
Nuove ricerche condotte da scienziati dell’Università del Texas a Dallas e del Center for Computational Astrophysics (CCA) presso il Flatiron Institute della Simons Foundation suggeriscono che una potente luce ultravioletta potrebbe aver agito come un soffiatore di foglie cosmica in alcune delle galassie più antiche dell’universo.
Lo studio indica che questa radiazione potrebbe spazzare via gas e polvere lasciando abbastanza da permettere alle stelle di formarsi ad alta velocità.
La ricerca, pubblicata online il 4 novembre su The Astrophysical Journal, potrebbe aiutare a spiegare osservazioni sconcertanti del James Webb Space Telescope (JWST), ha detto il dottor Aaron Smith, professore associato di fisica presso la School of Natural Sciences and Mathematics e coautore dello studio, guidato dal ricercatore CCA Dr. Shyam Menon.
Menon e Smith utilizzarono complesse simulazioni al computer per indagare come la radiazione Lyman-alfa, una forma di luce ultravioletta prodotta dal gas idrogeno attorno a stelle giovani, potesse influenzare l’evoluzione di questi primi ammassi stellari.
Un fotone Lyman-alfa può disperdersi da un atomo di idrogeno all’altro molte volte prima di sfuggire o essere assorbito dalla polvere.
“Ogni fotone rimbalza avanti e indietro come una pallina da ping-pong, trasferendo slancio ad ogni collisione,” ha detto Smith. “Quelle spinte ripetute si sommano, quindi ogni fotone ha un colpo molto più forte di quanto avrebbe in una singola interazione.”
Dopo ripetute dispersioni, il gas circostante subisce una significativa pressione di radiazione, ha detto Smith, ma non era chiaro se tale pressione sarebbe stata sufficiente a superare la gravità, che attira il gas insieme per formare stelle.
I ricercatori hanno analizzato istantanee di una simulazione esistente di una regione di formazione stellare dell’universo primordiale per calcolare la forza che la pressione di radiazione Lyman-alfa avrebbe esercitato sul gas e la polvere della regione.
Scoprirono che nelle strutture più dense la pressione non era sufficiente a contrastare la gravità. Fu conservato abbastanza materiale per continuare a alimentare la formazione stellare.
Nelle regioni meno dense, tuttavia, la radiazione Lyman-alfa spinse fuori il gas, eliminando il materiale che altrimenti avrebbe coperto la giovane galassia dalla vista del telescopio Webb.
“I nostri risultati mostrano che la radiazione Lyman-alfa può spingere via gas e polvere a bassa densità davvero, davvero velocemente,” ha detto Menon.
“Può in qualche modo dissipare la ‘nebbia’, permettendoci di vedere le stelle nell’universo primitivo molto più chiaramente di quanto faremmo altrimenti.”
Smith ha detto che i loro calcoli mostrano che questa radiazione può avere un enorme impatto sugli ambienti di formazione stellare (stellare in formazione di stelle).
“Quando il JWST ha iniziato a osservare l’universo primordiale, abbiamo iniziato a vedere galassie luminose in luoghi dove i nostri modelli non si aspettavano di vederle. Questo tipo di feedback rappresenta un altro pezzo del puzzle.”
“Se pensi a un soffiatore di foglie, non si tratta di spostare alberi. Ma è molto efficace nel rimuovere le foglie sciolte. Quando il [telescopio Webb] ha iniziato a osservare l’universo primordiale, abbiamo iniziato a vedere galassie luminose in luoghi dove i nostri modelli non si aspettavano di vederle. Questo tipo di feedback rappresenta un altro pezzo del puzzle.”
Dr. Aaron Smith, professore associato di fisica
La forza dell’effetto dipende dalla quantità e dalle proprietà della polvere, che può assorbire i fotoni di Lyman-alfa prima che si disperdano nuovamente.
Smith ha detto che lo studio dimostra come i progressi nell’astrofisica computazionale stiano permettendo ai ricercatori di affrontare problemi che un tempo erano considerati troppo difficili da modellare.
“Dieci anni fa, molti ricercatori consideravano questo problema semplicemente troppo costoso dal punto di vista computazionale da affrontare”, ha detto Smith.
“Ora abbiamo gli algoritmi e le risorse di calcolo per iniziare ad affrontare la questione in modo significativo.”
Il passo successivo è eseguire simulazioni in cui radiazione e gas evolvono insieme, includendo come la luce cambia il gas e come il gas mutevole modifica il modo in cui la luce fuori.
Gli studenti di dottorato in fisica dell’UT Dallas Kevin Lorinc BS’26 e Joshua Kasiri BS’26 hanno condotto ricerche correlate e stanno collaborando con lo studente di dottorato dell’Università di Stoccolma Olof Nebrin, che ha dimostrato questo approccio in due dimensioni.
Smith ha detto che i lavori futuri si concentreranno sull’incorporazione diretta della radiazione Lyman-alfa in simulazioni 3D completamente dinamiche e sul confronto di tali previsioni con le osservazioni del telescopio Webb.
