Comunicato Stampa

Alcuni astronomi trovano il fluoro nell'oggetto finora più distante, in una galassia con elevata formazione stellare.

04 Novembre 2021

Una nuova scoperta sta facendo luce sul modo in cui il fluoro - un elemento che si trova nelle nostre ossa e denti sotto forma di floruro - viene forgiato nell'Universo. Utilizzando ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), di cui l'ESO (Osservatorio Europeo Australe) è partner, un gruppo di astronomi ha rilevato questo elemento in una galassia così lontana che la sua luce ha impiegato oltre 12 miliardi di anni per arrivare fino a noi. È la prima volta che il fluoro viene individuato in una galassia così lontana con elevata formazione stellare.

"Conosciamo tutti il fluoro perché il dentifricio che usiamo ogni giorno lo contiene sotto forma di fluoruro", afferma Maximilien Franco dell'Università dell'Hertfordshire nel Regno Unito, che ha guidato il nuovo studio, pubblicato oggi su Nature Astronomy. Come la maggior parte degli elementi intorno a noi, il fluoro viene creato all'interno delle stelle, ma finora non sapevamo esattamente come fosse prodotto. "Non sapevamo nemmeno quale tipo di stelle producesse la maggior parte del fluoro nell'Universo!"

Franco e collaboratori hanno individuato il fluoro (sotto forma di acido fluoridrico) nelle grandi nubi di gas della lontana galassia NGP–190387, che vediamo com'era quando l'universo aveva solo 1,4 miliardi di anni, circa il 10% della sua età attuale. Poiché le stelle espellono gli elementi che si formano nel nucleo quando raggiungono la fine della loro vita, questa rilevazione implica che le stelle che hanno creato il fluoro devono essere vissute e morte rapidamente.

L'equipe ritiene che i siti di produzione di fluoro più probabili siano le stelle di tipo Wolf–Rayet, stelle molto massicce che vivono solo pochi milioni di anni, un battito di ciglia nella storia dell'Universo. Servono infatti per spiegare le quantità di acido fluoridrico (o floruro di idrogeno) individuate. Le stelle di tipo Wolf-Rayet erano già state suggerite come possibili fonti di fluoro cosmico, ma gli astronomi finora non sapevano quanto fossero importanti nella produzione di questo elemento nell'Universo primordiale.

"Abbiamo dimostrato che le stelle di tipo Wolf-Rayet, che sono tra le più massicce stelle conosciute e possono esplodere violentemente quando raggiungono la fine della propria vita, ci aiutano, in un certo senso, a mantenere in buona salute in nostri denti!" scherza Franco.

Oltre a queste stelle, in passato sono stati proposti altri scenari su come viene prodotto ed espulso il fluoro dalle stelle, tra cu le pulsazioni di stelle giganti ed evolute con masse fino a poche volte quella del nostro Sole, chiamate stelle del ramo asintotico delle giganti. Ma l'equipe ritiene che questi scenari, alcuni dei quali richiedono miliardi di anni per realizzare il fluoro, non sarebbero in grado di spiegare a pieno la quantità di fluoro in NGP–190387.

“Per questa galassia sono bastate alcune decine o centinaia di milioni di anni per avere livelli di fluoro paragonabili a quelli trovati nelle stelle della Via Lattea, che ha 13,5 miliardi di anni. Questo è stato un risultato completamente inaspettato", afferma Chiaki Kobayashi, professore all'Università dell'Hertfordshire. "La nostra misurazione aggiunge un vincolo completamente nuovo all'origine del fluoro, che è stato studiato per due decenni".

La scoperta in NGP-190387 segna una delle prime rilevazioni di fluoro oltre la Via Lattea e le sue galassie vicine. Gli astronomi hanno individuato questo elemento in precedenza in quasar lontani, oggetti luminosi alimentati da buchi neri supermassicci al centro di alcune galassie. Ma mai prima d'ora questo elemento era stato osservato in una galassia con formazione stellare così presto nella storia dell'Universo.

Il rilevamento del fluoro da parte dell'equipe è stata una scoperta casuale resa possibile dall'uso di osservatori dallo spazio e da terra. NGP–190387, originariamente scoperta dall'Herschel Space Observatory dell'Agenzia spaziale europea (ESA) e successivamente osservata con ALMA, il telescopio millimetrico ubicato in Cile, è straordinariamente luminosa per la sua distanza. I dati ALMA hanno confermato che l'eccezionale luminosità di NGP–190387 è causata in parte da un'altra galassia massiccia, già nota, situata tra NGP–190387 e la Terra, molto vicino alla linea di vista. Questa galassia massiccia amplifica la luce osservata da Franco e dai suoi collaboratori, consentendo loro di individuare la debole radiazione emessa miliardi di anni fa dal fluoro in NGP–190387.

Studi futuri di NGP –10387 con l'Extremely Large Telescope (ELT) – il nuovo progetto di punta dell'ESO, in costruzione in Cile e che inizierà le operazioni entro la fine di questo decennio – potrebbero rivelare ulteriori segreti su questa galassia. "ALMA è sensibile alle radiazioni emesse dal gas e dalla polvere interstellari freddi", afferma Chentao Yang, borsista dell'ESO in Cile. "Con l'ELT, saremo in grado di osservare NGP–190387 per mezzo della luce diretta delle stelle, ottenendo informazioni cruciali sul contenuto stellare di questa galassia".

Ulteriori Informazioni

Questo risultato è steto presentato nell'articolo "The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4" pubblicato dalla rivista Nature Astronomy (https://doi.org/10.1038/s41550-021-01515-9).

L'equipe è composta da M. Franco (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Regno Unito [CAR]), K. E. K. Coppin (CAR), J. E. Geach (CAR), C. Kobayashi (CAR), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Canada e National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Canada), C. Yang (European Southern Observatory, Cile), E. González-Alfonso (Universidad de Alcalá, Departamento de Física y Matematicas, Spagna), J. S. Spilker (Department of Astronomy, University of Texas at Austin, USA), A. Cooray (Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine, USA) e M. J. Michałowski (Astronomical Observatory Institute, Faculty of Physics, Polonia).

L'ESO (European Southern Observatory o Osservatorio Europeo Australe) consente agli scienziati di tutto il mondo di scoprire i segreti dell'Universo a beneficio di tutti. Progettiamo, costruiamo e gestiamo da terra osservatori di livello mondiale - che gli astronomi utilizzano per affrontare temi interessanti e diffondere il fascino dell'astronomia - e promuoviamo la collaborazione internazionale per l'astronomia. Fondato come organizzazione intergovernativa nel 1962, oggi l'ESO è sostenuto da 16 Stati membri (Austria, Belgio, Danimarca, Francia, Finlandia, Germania, Irlanda, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera), insime con il paese che ospita l'ESO, il Cile, e l'Australia come partner strategico. Il quartier generale dell'ESO e il Planetario e Centro Visite Supernova dell'ESO si trovano vicino a Monaco, in Germania, mentre il deserto cileno di Atacama, un luogo meraviglioso con condizioni uniche per osservare il cielo, ospita i nostri telescopi. L'ESO gestisce tre siti osservativi: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l’ESO gestisce il VLT (Very Large Telescope) e il VLTI (Very Large Telescope Interferometer), così come due telescopi per survey, VISTA, che lavora nell'infrarosso, e VST (VLT Survey Telescope) in luce visibile. Sempre a Paranal l'ESO ospiterà e gestirà la schiera meridionale di telescopi di CTA, il Cherenkov Telescope Array Sud, il più grande e sensibile osservatorio di raggi gamma del mondo. Insieme con partner internazionali, l’ESO gestisce APEX e ALMA a Chajnantor, due strutture che osservano il cielo nella banda millimetrica e submillimetrica. A Cerro Armazones, vicino a Paranal, stiamo costruendo "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo" - l'ELT (Extremely Large Telescope, che significa Telescopio Estremamente Grande) dell'ESO. Dai nostri uffici di Santiago, in Cile, sosteniamo le operazioni nel paese e collaboriamo con i nostri partner e la società cileni.

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS),  in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI). La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

L'Università dell'Hertfordshire porta verso tutti l'impatto trasformativo dell'istruzione superiore. Gli studenti, il personale e le aziende coinvolte raggiungono costantemente il loro pieno potenziale. Attraverso un insegnamento di alta qualità, 550 corsi di laurea, progetti di ricerca all'avanguardia e potenti collaborazioni commerciali, pensano in grande, si distinguono e hanno un impatto positivo sulle comunità locali, nazionali e internazionali.

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Contatti

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Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Tel.: +33-649956665
E-mail: m.franco@herts.ac.uk

Chiaki Kobayashi
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, Hertfordshire, United Kingdom
Tel.: +44-7757116615
E-mail: c.kobayashi@herts.ac.uk

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso2115.