Galaxy dell'universo "adolescente" rivela per la prima volta la sua mappa dell'acqua

La galassia J1135 si trova a 12 miliardi di anni luce di distanza ed è vista come se fosse meno di 2 miliardi di anni dopo il Big Bang.

Per la prima volta, gli scienziati sono riusciti a sviluppare una mappa della distribuzione dell’acqua in una galassia che esisteva quando l’universo di 13,8 miliardi di anni era solo un adolescente cosmico.

La galassia, designata J1135, si trova a circa 12 miliardi di anni luce dalla Terra e viene quindi vista come se fosse meno di 2 miliardi di anni dopo il Big Bang.

La mappa dell'acqua di J1135, creata nell'ambito di uno studio della Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) condotto dal team Galaxy Observational and Theoretical Astrophysicals (GOThA), ha anche una risoluzione senza precedenti che potrebbe rivelare dinamiche mai viste prima delle galassie primordiali dell'universo .

Sebbene l’acqua sia un ingrediente essenziale per la vita, la sua presenza nell’universo ha uno scopo che va oltre la ricerca di regioni abitabili. Gli scienziati possono utilizzare la distribuzione dell’acqua in una galassia per raccontare la storia cosmica di alcuni processi che si verificano al suo interno. Questo perché, quando l’acqua cambia il suo stato da ghiaccio a vapore, indica aree di maggiore energia dove stanno nascendo stelle, o anche buchi neri. In breve, ciò significa che trovare vapore acqueo in una particolare regione di una galassia indica che lì sta accadendo qualcosa di molto importante.

"L'acqua si trova non solo sulla Terra ma ovunque nello spazio, in diversi stati", spiega in una nota Francesca Perrotta, autrice principale dello studio e ricercatrice della SISSA. "Ad esempio, sotto forma di ghiaccio, l'acqua può essere trovata nelle cosiddette nubi molecolari, regioni dense di polvere e gas in cui nascono le stelle."

"L'acqua agisce come un mantello", ha continuato Perrotta, "coprendo la superficie dei granelli di polvere interstellare, che costituiscono gli elementi costitutivi di queste nubi molecolari e i principali catalizzatori della formazione di molecole nello spazio". -atmosfera calda dell'esopianeta

Perrotta ha anche spiegato che ci sono momenti in cui qualcosa rompe l'immobilità e la freddezza di queste nubi molecolari, come la nascita di una stella che rilascia calore o un buco nero che inizia a banchettare con la materia circostante che, a sua volta, emette energia.

La radiazione proveniente da queste fonti dirompenti riscalda l’acqua congelata, facendola convertire direttamente in una forma gassosa, ovvero vapore acqueo, durante un processo chiamato sublimazione. Quindi, quando il vapore acqueo si raffredda, emette luce infrarossa che gli astronomi sono in grado di osservare.

"Gli astrofisici possono quindi osservare questa emissione di vapore acqueo per mappare le regioni della galassia in cui viene prodotta l'energia, dandoci informazioni senza precedenti su come si formano le galassie", ha detto Perrotta.

Questi dati sulle emissioni possono anche essere combinati con la mappatura di alcune molecole, come l’anidride carbonica, per rivelare ancora di più su come le galassie si uniscono nel tempo.

Ma osservare le galassie primordiali, come J1135, non sarebbe possibile senza un piccolo aiuto da parte di un fenomeno previsto per la prima volta nella teoria della relatività generale di Albert Einstein chiamato “lente gravitazionale”.

La teoria della relatività generale di Einstein del 1915 prevede sostanzialmente che gli oggetti dotati di massa abbiano un effetto di deformazione sul tessuto stesso dello spazio e del tempo, assumendo che il tempo sia tangibile nelle dimensioni superiori. Questo è simile all'analogia 2D dei pesi sferici posizionati su un foglio di gomma teso che provoca ammaccature nel tessuto. Proprio come i pesi con massa maggiore causano una curvatura più estrema del foglio, gli oggetti cosmici di massa maggiore causano una deformazione più estrema dello spaziotempo. Solo che, in realtà, la deformazione dello spaziotempo avviene in 4D a causa del bit temporale.

Non solo quella curvatura dà origine a ciò che conosciamo come gravità, ma anche a un fenomeno davvero interessante che ha a che fare con la luce.

Quando la luce proveniente da una sorgente di fondo, ad esempio un'antica stella, passa attraverso la curvatura dello spaziotempo creata da un'enorme galassia tra quella sorgente di fondo e la Terra, la curva del percorso della luce oltre l'oggetto interposto dipende da quanto si avvicina alla curvatura. Ciò significa in definitiva che la luce proveniente dallo stesso oggetto può arrivare ai nostri telescopi in momenti diversi.