Viene chiamato “Mezzogiorno cosmico”. Di cosa si tratta e cosa è stato inaspettatamente scoperto?
Un’epoca molto lontana quella del “Mezzogiorno Cosmico” avrebbe determinato la successiva evoluzione delle galassie. Un recente studio getta ulteriore luce svelandone un’inaspettata abbondanza di raggi cosmici energetici.
Esiste un segreto nascosto tra i tanti dell'Universo che gli astronomi provano a svelare. È un segreto lontano ed è nascosto proprio perché è lontano. Ma esiste una chiave per svelarlo e gli astronomi l'hanno trovata.
Parliamo dell'evoluzione delle galassie. Sì, perché non solo le stelle di cui le galassie sono costituite evolvono nel tempo, ma anche le stesse galassie evolvono.
Nel corso delle epoche cosmiche ne sono cambiate le proprietà, dimensioni, massa, forma ma soprattutto è cambiata la loro capacità di formare stelle.Questa capacità viene chiamata “tasso di formazione stellare” o "star forming rate" come si scrive in inglese.
Gli astronomi credono che per capire l'evoluzione delle galassie sia cruciale comprendere come in esse sia cambiato il “tasso di formazione stellare”.
Ma esiste un'epoca cosmologica speciale durante la quale la formazione di stelle era elevatissima.
Il “Mezzogiorno Cosmico”
Esiste un'epoca cosmologica nota come “Mezzogiorno Cosmico” risalente a circa 2 miliardi di anni dopo il Big Bang.
È un'epoca durante la quale le galassie sono rapidamente cresciute, soprattutto a motivo dei frequenti “merging”, cioè la fusione tra galassie, e durante la quale il tasso di formazione stellare era dalle 10 alle 100 volte superiore a quello attuale.
Da anni si cerca di spiegare il perché di un così alto tasso di formazione stellare. Si ritiene che ciò che è successo durante questa epoca chiamata “Mezzogiorno Cosmico” sia stato determinante per l'evoluzione successiva delle galassie.
Questo spiega il particolare interesse degli astronomi che da anni continuano a studiarla, ma non senza grosse difficoltà.
Studiare il “Mezzogiorno Cosmico” è una vera sfida. Infatti, per studiarlo bisogna andare indietro nel tempo di quasi 12 miliardi di anni e, pertanto, bisogna osservare molto molto lontano nel cielo più profondo per poter trovare le galassie di quell'epoca.
Tuttavia, più si guarda lontano maggiore diventa lo spessore di polvere cosmica che accumulandosi lungo la linea di visuale nasconde le galassie più lontane.
Infatti, parlavamo a inizio articolo di un segreto lontano e nascosto proprio perché è lontano.
Come superare la barriera di polvere cosmica
Tuttavia, se la radiazione visibile viene assorbita dalla polvere e quindi se emessa da oggetti lontani non ci raggiunge, al contrario le radioonde attraversano la polvere quasi indisturbate, molto meglio della radiazione infrarossa.
Utilizzando una sinergia di più reti di radiotelescopi gli astronomi hanno superato la barriera di polveri che nascondeva oltre 160 galassie dell'epoca del "Mezzogiorno cosmico" ottenendone spettri radio. Sono stati utilizzati il MeerKAT, il Very Large Array, e il Giant Meterwave Radio Telescope. Grazie ai dati ottenuti con questi radiotelescopi è stato possibile studiare lo spettro elettromagnetico nella banda radio di queste galassie risalenti al “Mezzogiorno Cosmico”.
Un risultato inaspettato
I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla rivista internazionale The Astrophysical Journal a prima firma di Fatemeh Tabatabaei, Professore di astronomia presso l'Istituto per la ricerca nelle scienze fondamentali (IPM) di Teheran, Iran.
Questo studio ha svelato come queste galassie siano permeate da una inaspettata abbondanza di raggi cosmici molto energetici che invece di essere rallentati dai campi magnetici galattici rimangono ad alta energia.
Questa circostanza viene spiegata come dovuta alla presenza di campi magnetici galattici altamente aggrovigliati e turbolenti.
La fusione tra galassie è uno degli eventi che innesca il collasso gravitazionale che porta alla formazione stellare. Le frequenti fusioni durante il "Mezzogiorno cosmico" spiegano la velocità di formazione stellare. Ma anche i campi magnetici galattici possono giocare ruoli chiave.
La turbolenza e l'aggrovigliamento dei campi magnetici galattici osservato in queste galassie, svelato dall'eccesso di raggi cosmici energetici, potrebbero essere una causa complementare importante per spiegare l’elevato tasso di formazione stellare.
Si tratta di una scoperta importante poiché presto saranno operativi potenti osservatori radio come lo Square Kilometer Array. Quest'ultimo mapperà 1 miliardo di galassie in banda radio e studierà su un campione molto più grande la formazione e l'evoluzione delle galassie durante il "Mezzogiorno cosmico".
Riferimento allo studio
“The Radio Spectral Energy Distribution and Star Formation Calibration in MIGHTEE-COSMOS Highly Star-forming Galaxies at 1.5 < z < 3.5” Fatemeh Tabatabaei et al 2025 ApJ 989 44 DOI 10.3847/1538-4357/ade233