Il gas freddo nello spazio cosmico ospita emissione di carbonio ionizzato CII ad una lunghezza d’onda di 158 micron. Questa riga è un potente tracciante dell’attività di formazione stellare e permette di studiare l’origine e l’evoluzione delle galassie fino alle epoche più remote dell’Universo primordiale. È quanto dimostra una ricerca condotta da una collaborazione internazionale tra scienziati dell’INAF Osservatorio Astronomico di Trieste, del Max Planck Institute per l’Astrofisica (MPA) e dell’Osservatorio Europeo nell’Emisfero Meridionale (ESO).Con l’uso di simulazioni numeriche all’avanguardia, gli scienziati sono riusciti a seguire consistentemente la formazione molecolare nel mezzo cosmico primordiale ed i successivi eventi di raffreddamento del gas e formazione stellare. Così, sono stati in grado di porre dei primi limiti teorici sull’evoluzione dell’abbondanza di carbonio ionizzato nel primo miliardo di anni di vita dell’Universo.Lo studio, in pubblicazione su Astronomy and Astrophysics, predice una correlazione tra la luminosità emessa dalla riga di CII a 158 micron e la massa stellare della galassia ospitante. Tali predizioni sono consistenti, dove disponibili, con le determinazioni più recenti basate sull’analisi di dati ALMA.“Questi risultati sono stati ottenuti grazie ad una implementazione dettagliata dei processi atomici presenti nel gas freddo, in particolare quelli legati alla riga sub-millimetrica di carbonio ionizzato”, sostiene il Dr. Umberto Maio, coautore dello studio e primo ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica presso l’Osservatorio Astronomico di Trieste.Inoltre, i processi di raffreddamento e riscaldamento del gas che hanno luogo nel mezzo interstellare delle galassie, in concomitanza con l’attività stellare stessa, si riflettono quantitativamente sulle correlazioni attese tra i principali parametri fisici delle galassie, come luminosità di CII e tasso di formazione stellare. Ciò permette di concludere che sia possibile un’evoluzione nel tempo delle relazioni calibrate empiricamente nell’Universo locale.Il lavoro è stato costruito sulle straordinarie osservazioni di ALMA e JWST, due tra le più avanzate infrastrutture tecnologiche disponibili per la ricerca scientifica. I risultati dello studio forniscono basi fisiche utili per interpretare le scoperte di galassie primordiali in osservazioni presenti e future e per avanzare nella conoscenza della formazione delle strutture cosmiche in epoche primordiali.
ArXiv: https://arxiv.org/abs/2406.01277
Rappresentazione dell'emissione di riga del CII a 158 micron come predetta dai dettagliati modelli teorici adottati nello studio.
