National Aeronautics and Space Administration
Informazioni sull’immagine
Le osservazioni attuali suggeriscono che l’Universo ha circa 13,7 miliardi di anni. Sappiamo che la luce impiega tempo per viaggiare, quindi se osserviamo un oggetto che si trova a 13 miliardi di anni luce di distanza, allora quella luce sta viaggiando verso di noi da 13 miliardi di anni. Essenzialmente, stiamo vedendo quell’oggetto come è apparso 13 miliardi di anni fa.
Con ogni anno che passa, la nostra tecnologia più recente ci permette di vedere sempre più indietro.
L’immagine usata per questa tappa del nostro viaggio è l’Hubble Ultra Deep Field (UDF). L’UDF è una delle viste più profonde dell’universo visibile fino ad oggi; certamente era la più profonda quando è stata originariamente creata nel 2003-2004. Ci sono circa 10.000 galassie in questa vista, che è una sorta di “campione centrale” di una zona molto stretta di cielo vicino alla costellazione di Fornax. Le galassie più piccole e più rosse nell’immagine, di cui ci sono circa 100, sono tra gli oggetti più lontani conosciuti!
L’UDF guarda indietro di circa 13 miliardi di anni (circa tra 400 e 800 milioni di anni dopo il Big Bang). Le galassie che esistevano in quel periodo sarebbero state molto giovani e molto diverse nella struttura e nell’aspetto rispetto alle grandi spirali che vediamo oggi nelle vicinanze.
Qual è l’oggetto conosciuto più lontano dalla Terra?
Aggiornamento 02/03/16: Ecco i candidati più recenti (rispettivamente a settembre e maggio 2015) per la galassia più lontana ancora rilevata. EGS8p7 a più di 13,2 miliardi di anni luce di distanza, e EGS-zs8-1 a 13,1 miliardi di anni luce di distanza.
Nel dicembre del 2012, gli astronomi hanno annunciato una scoperta del telescopio spaziale Hubble di sette galassie primitive situate a oltre 13 miliardi di anni luce da noi. I risultati provengono da un’indagine della stessa zona di cielo conosciuta come Ultra Deep Field (UDF). Questa indagine, chiamata UDF12, ha usato la Wide Field Camera 3 di Hubble per scrutare più a fondo nello spazio nella luce del vicino infrarosso rispetto a qualsiasi osservazione precedente di Hubble.
Perché l’infrarosso? Perché l’Universo è in espansione; quindi più indietro guardiamo, più velocemente gli oggetti si allontanano da noi, il che sposta la loro luce verso il rosso. Redshift significa che la luce che viene emessa come ultravioletto o luce visibile viene spostata sempre più verso lunghezze d’onda più rosse.
L’estrema distanza di queste galassie appena scoperte significa che la loro luce sta viaggiando verso di noi da più di 13 miliardi di anni, da un tempo in cui l’Universo aveva meno del 4% della sua età attuale.
La loro scoperta, di cui potete leggere di più nell’articolo della NASA, è eccitante perché potrebbe darci un’idea di quanto fossero abbondanti le galassie vicino all’epoca in cui gli astronomi pensano che le galassie abbiano iniziato a formarsi. (Phil Plait ha anche una buona rubrica su questa scoperta.)
Al momento della scrittura sembra che una delle galassie in questa recente scoperta di Hubble possa essere un record di distanza – è stata osservata 380 milioni di anni dopo il Big Bang, con un redshift di 11,9. Ciò significa che la luce di questa galassia (nella foto sotto) ha lasciato 13,3+ miliardi di anni luce fa.
Poco meno di un mese fa, il candidato attuale era questo oggetto: una giovane galassia chiamata MACS0647-JD. È solo una piccola frazione delle dimensioni della nostra Via Lattea – ed è stata osservata a 420 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo era il 3% della sua età attuale di 13,7 miliardi di anni. Per individuare questa galassia, gli astronomi hanno usato la potente gravità del massiccio ammasso di galassie MACS J0647+7015 per ingrandire la luce della galassia lontana; questo effetto è chiamato lente gravitazionale.
All’inizio del 2012, con la potenza combinata dei telescopi spaziali Spitzer e Hubble della NASA, così come l’uso della lente gravitazionale, un team di astronomi ha individuato quella che potrebbe essere stata la galassia più lontana mai vista. La luce di questa giovane galassia, MACS1149-JD, è stata emessa quando il nostro universo di 13,7 miliardi di anni aveva solo 500 milioni di anni.
Nel 2010, un candidato per la galassia più lontana è stato trovato nel campo ultra profondo di Hubble. Si pensa che UDFy-38135539 si trovi a 13,1 miliardi di anni luce di distanza. Ci sono più informazioni in questo articolo sul blog di Phil Plait. Ho usato le sue immagini etichettate:
Gli oggetti nell’Hubble Ultra Deep Field potrebbero essere gli oggetti conosciuti più lontani, ma ci sono altri contendenti.
Comprendono una galassia chiamata Abell 1835 IR1916, che è stata scoperta nel 2004, dagli astronomi dell’European Southern Observatory utilizzando uno strumento nel vicino infrarosso sul Very Large Telescope. L’oggetto è visibile a noi a causa della lente gravitazionale dell’ammasso di galassie Abell 1835, che si trova tra questo oggetto e noi. Si pensa che questa galassia sia lontana circa 13,2 miliardi di anni luce, il che significa che risale a circa 500 milioni di anni dopo il Big Bang. Da notare però che questa scoperta non è stata verificata da altri strumenti – il telescopio spaziale Spitzer ci ha provato nel 2006 senza successo.
Anche nel 2004, un team che utilizzava sia il telescopio spaziale Hubble che l’osservatorio Keck ha scoperto una galassia che si crede essere a circa 13 miliardi di anni da noi. È stata trovata osservando l’ammasso di galassie Abell 2218. La luce della galassia lontana era visibile a causa della lente gravitazionale. L’oggetto molto distante è quello cerchiato. Per ulteriori informazioni, controlla questo comunicato stampa.
Poi c’è il telescopio spaziale James Webb a infrarossi. Se vi ricordate, Hubble ha la capacità del vicino infrarosso, ma non del medio infrarosso, e per gli oggetti con redshift molto elevati, per vedere questi oggetti più lontani sarebbe necessario un potente telescopio con capacità nel medio infrarosso. JWST sarà in grado di vedere fino ai primi oggetti luminosi nati dopo il Big Bang.
In effetti, uno degli obiettivi di JWST è di guardare ancora più indietro, fino a soli 200 milioni di anni dopo il Big Bang. Un modello di evoluzione delle galassie prevede che le prime galassie si formino allora e abbiamo bisogno del JWST per testare questa previsione teorica!
(Nota: JWST sarà in grado di vedere queste prime galassie senza l’aiuto della lente gravitazionale; la lente gravitazionale potrebbe permetterci di vederle meglio, ma non ci permetterebbe necessariamente di vedere più indietro nel tempo).
Informazioni sulla distanza
Alcuni degli oggetti più recentemente rilevati potrebbero trovarsi a più di 13 miliardi di anni luce di distanza, secondo il modello standard dell’Universo. Tuttavia, una nuova potente generazione di telescopi, come il James Webb Space Telescope, sarà necessaria per confermare le distanze sospette di questi oggetti.
Quando 13 miliardi di anni luce vengono tradotti in chilometri, c’è un numero impressionante di zeri – viene fuori circa 123.000.000.000.000.000.000.000.000 km.
Con l’avanzare del tempo, anche la nostra capacità di vedere sempre più lontano ci darà un’idea degli inizi dell’esistenza dell’Universo!
Come si calcolano distanze di questa grandezza?
A queste distanze si usano i redshift degli oggetti, con un’estensione della legge di Hubble all’Universo lontano. Qui, dobbiamo conoscere la storia di quanto rapidamente l’universo si stava espandendo in ogni momento nel tempo. Questo può essere calcolato dalla quantità di materia normale e oscura e di energia oscura. Prova il calcolatore di cosmologia Javascript del Prof. Wright su:
http://www.astro.ucla.edu/~wright/CosmoCalc.html
Per maggiori informazioni sulla legge di Hubble, leggi la sezione su come trovare le distanze dai superammassi più vicini.
Perché queste distanze sono importanti per gli astronomi?
Gli scienziati hanno stimato che l’età dell’Universo è di 13,73 miliardi di anni (con un’incertezza di circa 120 milioni di anni). Quando osserviamo un oggetto che si trova a 13 miliardi di anni luce di distanza, lo stiamo essenzialmente osservando come era 13 miliardi di anni fa, quando l’Universo era giovane. Essere in grado di vedere e quindi sperare di capire il primo Universo è importante per capire come si è formato. Se vediamo abbastanza indietro, forse riusciremo a intravedere le prime galassie mentre si stavano formando. Forse un giorno saremo in grado di vedere i primi inizi che si formano. Potremmo vedere ancora più indietro di così? Solo il tempo (e la tecnologia) ce lo diranno!
Tempo di viaggio
Al ritmo di 17,3 km/sec (la velocità con cui Voyager si sta allontanando dal Sole), ci vorrebbero circa 225.000.000.000.000.000 di anni per raggiungere questa distanza. Alla velocità della luce, ci vorrebbero 13 miliardi di anni!
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