Il telescopio FAST cinese riscrive la storia del rallentamento della formazione stellare
Per decenni, gli astronomi hanno osservato l’universo diventare più silenzioso. Un tempo le galassie erano furiosamente attive, trasformando gas freddo in nuove stelle, ma questa attività è diminuita drasticamente nel corso di miliardi di anni. La spiegazione principale era semplice: le galassie stavano esaurendo il carburante. Si pensava che l’idrogeno freddo, la materia prima delle stelle, venisse costantemente consumato e mai rimpiazzato abbastanza rapidamente.
Un nuovo studio internazionale suggerisce che questa storia è incompleta. Un team internazionale che coinvolge gli Osservatori Astronomici Nazionali della Cina, l’Osservatorio Astronomico di Shanghai e l’Università Jiao Tong di Shanghai ha combinato due degli strumenti più potenti al mondo per misurare quanto idrogeno neutro — il gas freddo che alimenta la formazione stellare — fosse effettivamente presente negli ultimi 4,5 miliardi di anni.
Gli strumenti erano il Radiotelescopio Sferico ad Apertura di Cinquecento Metri, noto come FAST, nella provincia del Guizhou, e lo Strumento Spettroscopico per l’Energia Oscura, o DESI, in Arizona. FAST è il più grande radiotelescopio a disco singolo del mondo, e la sua sensibilità lo rende eccezionalmente bravo a rilevare deboli segnali di idrogeno. DESI, nel frattempo, mappa milioni di galassie su enormi volumi di spazio. Insieme, offrono un modo per confrontare i tassi di formazione stellare con la disponibilità di gas sulla stessa scala temporale cosmica.
Il risultato, pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, è che i due non procedono di pari passo. La formazione stellare si è indebolita drasticamente, ma il serbatoio di idrogeno neutro non si è prosciugato allo stesso ritmo. In altre parole, le galassie contengono ancora abbondante materia prima per le stelle. Ciò che sembrano perdere è la capacità di trasformarla.
La scoperta sposta l’attenzione dall’approvvigionamento al processo. Il gas deve raffreddarsi, addensarsi e collassare sotto la gravità prima di potersi accendere in stelle, e ciascuno di questi passaggi può essere interrotto. Deflussi guidati da stelle esplosive, riscaldamento da buchi neri supermassicci, o la semplice turbolenza di una galassia matura potrebbero rendere il gas troppo caldo o troppo diffuso per collassare efficientemente. Una galassia può essere ricca di gas e comunque quasi sterile.
Questa riformulazione è importante perché tocca una delle domande centrali nell’evoluzione delle galassie: perché l’era di formazione stellare dell’universo ha raggiunto il picco miliardi di anni fa e da allora ha continuato a rallentare. Se l’esaurimento del carburante non è il principale colpevole, i modelli di come le galassie crescono, invecchiano e infine si spengono dovranno essere rivisti.
Per la comunità astronomica cinese, il lavoro è anche una pietra miliare nella collaborazione internazionale. FAST è stato proposto e costruito in Cina, ma la sua scienza più preziosa deriva sempre più dall’abbinamento con strumenti altrove. Le osservazioni radio possono tracciare il gas freddo che le indagini ottiche non riescono a vedere, mentre le grandi indagini spettroscopiche forniscono il campione statistico che un singolo telescopio non può assemblare da solo.
C’è anche una lezione più ampia per chiunque osservi il cielo. La storia cosmica non è una semplice storia di esaurimento, come un fuoco che brucia i suoi ultimi ceppi. Assomiglia più a una cucina che ha ancora ingredienti sugli scaffali ma ha perso i cuochi. Capire perché — e se il rallentamento sia reversibile in qualche galassia — terrà occupati gli astronomi per anni, e continuerà a spingere team come questo a puntare i loro radiotelescopi e spettrografi sulle stesse porzioni di cielo.