Nella loro caccia alle galassie più lontane gli astronomi hanno ricostruito la prima linea temporale di una fase drammatica dell’universo posta agli inizi della sua nascita. La nuova linea temporale copre un periodo nell’universo primordiale conosciuto come ri-ionizzazione, avvenuta 13 miliardi anni fa. Ciò dimostra che questa epoca deve essere avvenuta più rapidamente di quanto gli astronomi avessero pensato in passato. L’età di re-ionizzazione è stata una fase breve ma dinamica nella storia dell’universo, stimata in circa 13,7 miliardi di anni. Durante questa ri-ionizzazione, le nubi di idrogeno nell’universo primordiale erano di compensazione e tendevano a diventare per la prima volta trasparenti alla luce ultravioletta. A differenza degli archeologi che devono ricostruire i dati passati attraverso degli strati di suolo, gli astronomi possono fare di meglio; possono cioè osservare nel passato più remoto e osservare la debole luce proveniente da galassie poste in fasi differenti della formazione cosmica. Le differenze tra le galassie ci raccontano le condizioni variabili dell’universo in questo periodo importante, e quanto velocemente questi cambiamenti avvenivano. Il team internazionale di astronomi ha utilizzato il telescopio VLT dell’ESO, situato presso l’osservatorio Paranal in Cile, per sondare l’universo primordiale e le galassie più lontane in diversi momenti della formazione dell’universo. Gli scienziati hanno utilizzato il Very Large Telescope come una macchina del tempo, e gli astronomi negli ultimi tre anni hanno effettuato una ricerca lunga e sistematica di galassie distanti. I dati del telescopio hanno aiutato gli astronomi a misurare le distanze di queste galassie con estrema precisione, permettendo loro di stabilire un’età di circa 12,7 miliardi di anni. I risultati del nuovo studio appariranno nel prossimo numero dell’Astrophysical Journal. Gli elementi chimici si sviluppano tipicamente in colori vivaci, e questi picchi di luminosità sono conosciuti come righe di emissione. La foresta Lyman-alfa è una delle linee più forti di emissioni di raggi ultravioletti, ed è generata da idrogeno, che è così brillante e distinto che può anche essere visto in osservazioni di galassie molto deboli e lontane. I ricercatori hanno rilevato la foresta Lyman-alfa per cinque galassie molto distanti. Confrontando queste righe di emissione, gli astronomi hanno potuto osservare quanto la linea era stata spostata verso la parte rossa dello spettro, aiutando a determinare la distanza delle galassie. In questo modo gli astronomi hanno potuto mettere ordine, creando una linea temporale che mostra come la luce delle galassie si è evoluta nel tempo. Inoltre, è stato possibile determinare la quantità di emissioni riassorbite dalla nebbia di idrogeno neutro nello spazio intergalattico in diversi punti nel tempo. Quando l’universo aveva solo 780 milioni di anni l’idrogeno neutro era abbastanza abbondante e riempiva dal 10 al 50% il volume dell’universo. Eppure, solo 200 milioni di anni più tardi, la quantità di idrogeno neutro ha raggiunto un livello molto basso, simile alla quantità che vediamo oggi, che indica che la fase di ri-ionizzazione deve essere accaduta più velocemente di quanto gli astronomi avessero precedentemente stimato. I risultati del nuovo studio forniscono qualche indizio circa la probabile fonte di luce ultravioletta che ha attivato l’energia necessaria per permettere il verificarsi della ri-ionizzazione. Esistono diverse teorie in competizione sulla provenienza della luce. “Dall’analisi dettagliata della luce di deboli stelle delle galassie più distanti si è scoperto che la primissima generazione di stelle può aver contribuito alla produzione dell’energia osservata“, dice Eros Vanzella, dell’INAF. Le stelle sarebbero state giovani, circa 5000 volte più piccole del nostro Sole, ma circa 100 volte più massicce.