Spazio

L'incredibile foto di Hubble: la stella più antica mai vista

Il telescopio Hubble ha scovato la più antica stella singola mai vista fino a oggi. Ecco come ci è riuscito e perché questo apre la via a ulteriori scoperte.

Il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA ha stabilito un nuovo straordinario record: è riuscito a rilevare la luce di una stella esistita nel primo miliardo di anni dopo la nascita dell'Universo e che dunque può fregiarsi del titolo della più antica stella singola mai vista fino ad oggi.

Record di... antichità. La scoperta è un enorme salto indietro nel tempo rispetto al precedente record, che era stato stabilito nel 2018. La stella che detiene il nuovo primato esisteva quando l'Universo aveva circa 4 miliardi di anni, ossia più o meno il 30 percento della sua età attuale, che corrisponde a quello che gli astronomi definiscono un "redshift o spostamento verso il rosso" di 1,5. Gli scienziati usano il termine "spostamento verso il rosso" per indicare il fenomeno per cui mentre l'Universo si espande, la luce proveniente da oggetti distanti viene allungata o "spostata" a lunghezze d'onda maggiori, e quindi più rosse, mentre viaggia verso di noi. Per cui tanto più elevato è il redshift di un oggetto, tanto più l'oggetto stesso è "antico".

Quanto tempo! La stella appena rilevata è così lontana che la sua luce ha impiegato 12,9 miliardi di anni per raggiungere la Terra, e si mostra così come appariva quando l'Universo aveva solo il 7 per cento della sua età attuale; il suo spostamento verso il rosso è di 6,2. «All'inizio non ci credevamo: era molto più lontana della precedente stella, che aveva uno spostamento verso il rosso già molto elevato», ha detto l'astronomo Brian Welch, della Johns Hopkins University di Baltimora, autore principale del documento che descrive la scoperta, pubblicato su Nature. 

Nella mezzaluna. La scoperta è stata ottenuta grazie ai dati raccolti durante il programma RELICS (Reionization Lensing Cluster Survey) di Hubble, guidato dal coautore Dan Coe presso lo Space Telescope Science Institute (Baltimora, Maryland). «Normalmente, a queste distanze, intere galassie appaiono come macchie minuscole, effetto del "mescolamento" della luce di milioni di stelle», ha detto Welch: «ma la galassia che ospita questa stella è stata ingrandita e distorta da una lente gravitazionale in una lunga mezzaluna che abbiamo chiamato Arco dell'Alba».

In estrema sintesi: una lente gravitazionale è un grande ammasso di materia, come un grossa galassia o un buco nero, che distorce la luce di un'altra galassia o di una qualunque sorgente che emette radiazioni posta dietro (rispetto a un osservatore): l'effetto è quello di lente d'ingrandimento.
Per approfondire, vedi Cos'è una lente gravitazionale?.

Questa immagine mostra l'effetto di una lente gravitazionale, fenomeno per il quale un cluster di galassie (per esempio) deforma lo spazio attorno fino a ingrandire, distorcere e persino duplicare gli oggetti posti che si trovano dietro rispetto a un osservatore.
Questa immagine mostra l'effetto di una lente gravitazionale, fenomeno per il quale un cluster di galassie (per esempio) deforma lo spazio attorno fino a ingrandire, distorcere e persino duplicare gli oggetti posti che si trovano dietro rispetto a un osservatore. © NASA, Hubble Space Telescope

La stella del mattino. Dopo aver studiato la galassia dall'aspetto alterato dalla lente gravitazionale, Welch è riuscito a capire che uno degli elementi era una stella estremamente ingrandita, che ha chiamato Earendel ("stella del mattino", in inglese antico). «Earendel esisteva così tanto tempo fa che potrebbe non avere avuto tutti gli elementi chimici delle stelle che ci circondano oggi», ha spiegato Welch. «Lo studio di Earendel aprirà una finestra su un'era dell'Universo che non conosciamo, ma che ha portato a tutto ciò che oggi ci circonda.» 

I ricercatori stimano che Earendel avesse una massa almeno 50 volte quella del nostro Sole e che fosse milioni di volte più luminosa, rivaleggiando con le stelle più massicce conosciute oggi. Ma anche una stella così luminosa e con una massa così elevata sarebbe stata impossibile da vedere a una tale distanza senza l'aiuto di una lente gravitazionale.

Il bello viene adesso. Ora si attende che entri in attività il James Webb Telescope della NASA, la cui sensibilità nello studio della luce infrarossa è enormemente superiore a quella di Hubble. «Con il Webb speriamo di confermare che Earendel è davvero una stella e di misurarne la luminosità e la temperatura», ha affermato Coe. La composizione di Earendel sarà di grande interesse per gli astronomi, perché questa stella si è formata prima che l'Universo si riempisse di elementi pesanti prodotti da generazioni successive di stelle massicce.

Se le future ricerche scoprissero che Earendel è composta solo da idrogeno ed elio primordiali, sarebbe la prima prova dell'esistenza delle leggendarie stelle di Popolazione III, le prime nate dopo il Big Bang.

31 marzo 2022 Luigi Bignami
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