Scienza

Le prime stelle dopo il Big Bang

La scoperta di quelle che forse sono stelle primordiali è come un viaggio nel tempo, in un passato talmente remoto che la Tavola Periodica contava solo tre elementi.

Un team di astronomi guidato da Eros Vanzella e Massimo Meneghetti, dell'Inaf di Bologna, ha individuato una dozzina di sorgenti di radiazioni elettromagnetiche che potrebbero appartenere alla ricercatissima (e finora mai trovata) Popolazione III, ossia la prima generazione di stelle nella storia dell'Universo, quelle composte essenzialmente da elementi primordiali. Lo studio è disponibile su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Le Pop III sono stelle illibate (si dice proprio così), mai sfiorate da alcun elemento che non sia fra i pochi presenti nella Tavola Periodica primordiale, quella forgiata direttamente dal Big Bang, una tavola periodica di soli tre elementi: idrogeno, elio e una spolverata di litio.

Ora un team di astrofisici, esplorando il cosmo con il Very Large Telescope (VLT) dell'ESO in direzione della costellazione di Eridano, potrebbe essersi imbattuto proprio in alcune Pop III: un complesso di una dozzina di stelle massicce. Un colpo di fortuna reso possibile da uno "strumento straordinario", una lente gravitazionale di potenza inaudita - l'ammasso di galassie MACS J0416 - senza la quale quelle stelle non sarebbero rilevabili perché, pur se enormi e caldissime, sono talmente lontane da emettere una luce che giunge a noi 400 miliardi di volte più fioca di quella della stella più debole che si possa osservare a occhio nudo.

«Una lente gravitazionale come MACS J0416», spiega Meneghetti, «è in grado di distorcere ciò che le sta dietro in un modo formidabile, ingrandendo - o amplificando, sarebbe meglio dire - anche sorgenti molto piccole. Dietro agli oggetti che fanno da lente ci sono regioni di Spazio, definite linee critiche, in cui l'amplificazione diventa enorme, e non abbiamo dubbi sul fatto che le sorgenti in questione, quelle che riteniamo essere le Pop III, si trovino proprio sopra alla linea critica di MACS J0416: la radiazione elettromagnetica che abiamo rilevato è almeno 40 volte più intensa di quella che potremmo captare in assenza dell'ammasso che fa da lente.»

Una volta inquadrata quella remota regione di Universo alle spalle di MACS J0416, Vanzella e colleghi hanno avviato una serie di "operazioni di routine" per decifrarne la composizione chimica, usando lo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) del VLT. In estrema sintesi, è come fare l'appello degli elementi chimici presenti nella radiazione elettromagnetica rilevata, partendo dalla prima casella della Tavola Periodica, l'idrogeno, come si fa sempre. Ma questa volta la risposta è stata diversa.

L'IPOTESI

Si pensa che siano esistite stelle di Popolazione III, considerate oggi estinte, per giustificare la presenza di metalli nelle stelle della generazione successiva, di Popolazione II: le prime, nate dal Big Bang e formate solo da idrogeno ed elio, al termine della loro esistenza avrebbero disperso nello Spazio i metalli da esse prodotti, per nucleosintesi, nelle ultime fasi della loro evoluzione

Focus 330
Focus 330, aprile 2020: dal coronavirus al Big Bang. © Focus

«Abbiamo misurato una fortissima emissione dell'idrogeno», spiega Vanzella, «compatibile solo con stelle speciali, quelle di prima generazione - predette, ma finora mai trovate. Stelle con una massa mille volte quella del Sole e almeno venti volte più calde, che hanno dato il via alla costruzione della Tavola Periodica degli Elementi così come la conosciamo oggi.»

Se sono per davvero stelle illibate, poterle studiare attraverso le loro emissioni sarà come assistere ai primi passi della formazione dell'Universo così com'è oggi. «Se non ci riusciremo col VLT, per la conferma definitiva che siano proprio stelle di Popolazione III bisognerà attendere il 2025, quando sarà finalmente operativo il futuro pezzo forte dell'European Southern Observatory, l'Extremely Large Telescope

24 marzo 2020
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