Quanta luce fanno tutte le stelle dell’Universo?

Un gruppo di scienziati della Clemson University ha misurato per la prima volta quanta luce è stata prodotta da tutte le stelle dall’origine dell’Universo fino ai giorni nostri. Ecco come

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Secondo gli astrofisici, le stelle avrebbero iniziato a formarsi nel nostro Universo, vecchio di quasi 14 miliardi di anni, circa 100 milioni di anni dopo la sua origine. E seppur con qualche rallentamento il processo non si è mai arrestato: alcune stime mostrano come ci sarebbero almeno un trilione 6 trilioni  (un trilione equivale a mille miliardi, ndr) di stelle nel nostro Universo, organizzate in circa due trilioni di galassie. Quando si ha a che fare con quantità così grandi effettuare misurazioni precise è complicato. Tuttavia un gruppo di scienziati della Clemson University è riuscito a misurare tutta la luce mai prodotta da queste stelle durante l’intera durata dell’Universo osservabile. E più che un mero calcolo davvero astronomico questo importante risultato fornisce un contributo fondamentale allo studio della formazione ed evoluzione delle stelle nel nostro Universo. La ricerca, guidata dall’italiano Marco Ajello, è stata pubblicata su Science. 

Quanta luce? Risponde il telescopio Fermi

Per far di conto su tutta la luce sparata nello Spazio, i ricercatori hanno utilizzato dati raccolti dal telescopio Fermi della NASA, frutto della collaborazione delle agenzie spaziali di Italia, Francia, Giappone e Svezia. Questo strumento, che si trova in orbita da oltre 10 anni, è in grado di rilevare la radiazione elettromagnetica emessa da corpi celesti in un particolare intervallo di energie, quello dei fotoni ad altissima energia (o raggi gamma); si tratta di un compito importante, poiché questo tipo di radiazione non può essere studiata dalla superficie del nostro pianeta, perché assorbita dall’atmosfera.

Ajello e il suo team hanno analizzato oltre 9 anni di dati raccolti dal telescopio Fermi, riguardanti raggi gamma emessi da 739 blazar, galassie contenenti buchi neri super massivi. Questi fenomeni, tra i più violenti nel nostro Universo, sono in grado di generare un’enorme quantità di energia, talmente tanta infatti che parte di questa viene emessa sotto forma di getti relativistici (getti in grado di viaggiare a una velocità vicina a quella della luce) che emettono plasma altamente energetico che fuoriesce dal blazar e può estendersi fino a 10 kiloparsec di distanza.

A caccia di impronte

Quando uno di questi getti relativistici è puntato verso la Terra, è possibile osservarlo e misurarlo anche se la galassia che lo emette si trova molto lontano. I raggi gamma prodotti da questi getti interagiscono con la EBL, dall’inglese extragalactic background light, una specie di nebbia cosmica composta da tutta la luce ultravioletta, visibile ed infrarossa emessa da tutte le galassie dell’Universo, la cui densità è quindi direttamente correlata alla quantità di luce emessa, ossia il dato che i ricercatori stavano proprio cercando di misurare.

Quando avviene questa interazione viene lasciata una chiara impronta nell’EBL sotto forma di coppie di elettroni-positroni. I fotoni che compongono i raggi gamma hanno un’alta probabilità di essere assorbiti quando attraversano questa nebbia,” ha spiegato Ajello: “Misurare quanti fotoni sono stati assorbiti ci ha permesso di ricavare quanto spessa era la EBL, e quindi quanta luce delle varie lunghezze d’onda era presente in un certo momento.”

Un numero a 84 zeri

Questo ha consentito ai ricercatori di misurare la quantità di luce prodotta dalle stelle a diversi intervalli di tempo (ad esempio un miliardo di anni fa) e fino al giorno d’oggi: la stima ottenuta dai ricercatori si aggira attorno ai 4×1084 fotoni. A tanto equivalgono le particelle di luce visibile che sono state emesse dalle stelle durante la durata dell’Universo. 

Misurare questi dati e, indirettamente, ottenere informazioni sulla formazione stellare ha importanti applicazioni in diversi campi dell’astronomia, come ad esempio ricerche che si occupano dell’evoluzione delle galassie e della materia oscura. I primi miliardi di anni della storia dell’Universo sono un’epoca estremamente interessante che non è stata studiata dai satelliti a disposizione al momento,” ha concluso Ajello: “I dati che abbiamo raccolto ci permettono di dargli una sbirciata. Forse un giorno saremo in grado di riuscire ad osservare il Big Bang, questo è il nostro scopo finale.”

Riferimenti: Science

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