Scoperte due supernove antichissime

Le prime stelle che illuminarono l'Universo erano particolarmente massicce, e di conseguenza esaurivano il loro carburante più in fretta delle stelle che oggi vediamo intorno a noi. Morendo, queste stelle di prima generazione crearono enormi esplosioni fino a cento volte più luminose delle supernove che abbiamo finora osservato. Gli astronomi potrebbero aver osservato una coppia di queste luminosissime e lontanissime supernove, stabilendo un nuovo record di distanza e dandoci la possibilità di raccogliere nuovi indizi sulla gioventù del nostro Universo.

«La luce di queste supernove contiene informazioni molto dettagliate sull'infanzia dell'Universo, quando le prime stelle si stavano ancora formando tra l'idrogeno e elio creati dal Big Bang» ha commentato Jeffrey Cooke, un astrofisico della Swinburne University of Technology in Australia. Il team di Cooke ha scoperto le due supernove usando i telescopi Keck-I e il Canada-France-Hawaii Telescope, entrambi nell'arcipelago delle Hawaii.

Si pensa che queste supernove siano originate dall'esplosione di stelle molto massicce – dalle 150 alle 250 masse solari. Queste esplosioni nucleari sarebbero causate dalla conversione dei fotoni in coppie di elettroni e positroni, due particelle dal numero quantico opposto.

Questo processo è straordinariamente diverso rispetto ai meccanismi che portano agli altri tipi di supernove. Si pensa, infatti, che supernove di questo tipo fossero molto più comuni nel giovane Universo, quando le stelle massicce erano molto più comuni.

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«Il tipo di supernove che abbiamo osservato è incredibilmente raro» continua Cooke. «Infatti, solo una [di queste supernove] era stata scoperta prima delle nostre osservazioni»

Le due supernove hanno dei redshift di 2.05 e 3.90, e proprio quest'ultima ha battuto il precedente record di redshift di 2.36. Il redshift è lo spostamento verso il rosso: si pensa che l'espansione dell'Universo allunghi come una molla anche le onde della luce visibile e ultravioletta. Allungando la loro lunghezza d'onda, l'espansione dell'Universo converte queste forme luminose in raggi infrarossi. In sostanza, invece di vedere un oggetto in luce visibile o ultravioletta, lo vedremo solo all'infrarosso. Un oggetto molto lontano sarà, naturalmente, soggetto ad uno spostamento verso il rosso ben maggiore di un oggetto del nostro vicinato galattico: per questo misurare il redshift significa, in un certo senso, misurare la distanza di un oggetto.

Trovare due supernove a dei redshift così alti – ossia così lontane – significa che nel giovane Universo le supernove di questo tipo erano almeno 10 volte più frequenti. Lo spettro delle due supernove osservate da Cooke e il suo team mette in dubbio il fatto che siano state originate da stelle di prima generazione, ma anche se non lo fossero questa scoperta significa che l'osservazione di supernove ancor più antiche è alla nostra portata.

«Abbiamo usato l'LRIS [Low Resolution Imaging Spectrometer] sul Keck-I per ottenere i dati spettroscopici che confermassero i valori del redshift e per cercare nuove emissioni dalle due supernove» continua Cooke. «I primi rilevamenti erano stati eseguiti nei Deep Field [le immagini più lontane ottenute da un telescopio] del CHFT Legacy Survey. La luce di queste supernove ha raggiunto la Terra tra i 4 e i 6 anni fa. Per confermare le loro distanze, dobbiamo ottenere lo spettro delle loro galassie, che sono però molto poco luminose a causa della loro distanza estrema. La grande apertura di Keck e la sensitività di LRIS hanno reso tutto questo possibile».

«Poco dopo il Big Bang, c'era solamente idrogeno ed elio nell'Universo» continua Cooke. «Tutti gli altri elementi che oggi vediamo intorno a noi, come il carbonio, l'ossigeno, il ferro e il silicio, sono stati fabbricati nei nuclei delle stelle o durante le supernove. Le prime stelle che si sono formate dopo il Big Bang hanno posto le basi a lunghi processi di arricchimento dell'Universo che hanno prodotto la varietà di galassie, stelle e pianeti che vediamo intorno a noi oggi. Le nostre scoperte esplorano i primi momenti dell'Universo, dove dovremmo trovare le primissime stelle».

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Didascalia immagine

Rappresentazione artistica di un'antica supernova e del suo ambiente caotico. © Adrian Malec e Marie Martig (Swinburne University)