Un gruppo di ricercatori dell'università di Stanford, tra cui un italiano, sono arrivati a studiare i primi momenti in cui è apparsa la luce nel nostro universo.I blazar analizzati nel nuovo studio sono rappresentati come puntini verdi sulla mappa stellare realizzata con i dati dei raggi gamma.

Per milioni di anni dopo il Big Bang, l'universo è rimasto completamente buio. Ma poi "luce fu": una nuova ricerca, basata sui dati del telescopio "Fermi" della NASA (dedicato allo studio dei raggi gamma), migliora le nostre conoscenze sul momento in cui si accese la prima stella.

Basandosi su dati raccolti dai getti di radiazione ad alta energia emessi molto tempo fa, gli scienziati ritengono che le prime stelle fossero già presenti almeno 500 milioni di anni dopo il Big Bang, che determinò la nascita dell'universo circa 13, 75 miliardi di anni fa.

Le misure raccolte stabiliscono anche un limite superiore e inferiore alla quantità di luce presente all'epoca e di conseguenza alla dimensione e al numero delle prime stelle. La prima popolazione stellare, confermano i ricercatori, era piuttosto ridotta.

"Non siamo ancora in grado di stabilire quando la prima stella iniziò a brillare, ma abbiamo sbirciato nell'epoca in cui il nostro universo si stava formando" ha dichiarato Marco Ajello, coautore dello studio e astrofisico all'Università di Stanford.

I risultati del telescopio "Fermi", quindi, ci avvicinano all'individuazione dell'attimo in cui si accese la prima stella e potranno aiutarci a fare chiarezza sul periodo buio dell'universo che precedette la prima luce - e anche sullo stesso Big Bang.

Argomentazioni annebbiate

Secondo lo studio, pubblicato la scorsa settimana sulla rivista Science, questi nuovi dati vengono dalla prima misurazione mai effettuata della "luce di fondo extragalattica" a lungo solo teorizzata.

"La luce ottica e ultravioletta delle stelle continua a viaggiare nell'universo", dice Ajello, "anche dopo che le stelle hanno smesso di brillare, e questo produce una radiazione fossile" che contiene informazioni sulle origini delle stelle che l'hanno creata.

Per misurare questa la luce il team di Fermi ha studiato i blazar - antiche galassie che appaiono estremamente luminose a causa delle emissioni di getti ad alte energie diretti verso la Terra e provenienti dai buchi neri al loro interno.

I raggi gamma - radiazione magnetica ad alte energie - dei getti dei blazar penetrano come le luci di un faro nella "nebbia" della luce di fondo. Viaggiando nello spazio, i raggi gamma collidono con la luce stellare residua perdendo parte della propria energia. I raggi meno energetici devono quindi appartenere ai blazar più antichi.

Sono questi vecchi raggi che il telescopio satellitare Fermi ha usato per determinare la "densità" della nebbia cosmica fino a 500 milioni anni dopo il Big Bang, e la "densità" di tale nebbia è un valido sostituto alla misurazione vera e propria delle stelle, che ad oggi è ancora impossibile.

Spingendosi indietro fino alle prime stelle

Il nuovo studio fa parte di uno sforzo scientifico collettivo e globale per "spingersi indietro fino alle prime stelle", citando le parole dell'astrofisico Justin Finke.

Un altro astrofisico coinvolto in questo stesso sforzo è Avi Loeb, capo del dipartimento di astronomia all'Università di Harvard, secondo il quale l'approccio del nuovo studio è sia "originale" che "convincente".

La ricerca aggiunge prove all'ipotesi che il primo universo fosse relativamente povero di stelle, afferma Loeb. "Da osservazioni dirette delle galassie sappiamo che meno dell'un percento di tutte le stelle dell'universo dei giorni nostri si è formato nel primo miliardo di anni dopo il Big Bang".

Preparando il terreno

Il periodo di 400 milioni di anni di buio assoluto che seguì il Big Bang rimane una sorta di "scatola nera scientifica". Scoprire più precisamente cosa abbia portato alla formazione delle stelle - e quindi alla luce- sarà il compito, entro la fine del decennio, di diversi telescopi di enormi dimensioni e molto sofisticati, tra cui il telescopio spaziale James Webb della NASA.

I nuovi risultati stanno preparando il terreno per ciò che verrà, secondo l'astronomo Volker Bromm dell'Università del Texas. "In poche parole, il telescopio Fermi ci sta fornendo l'immagine dell'ombra delle prime stelle, dove invece il telescopio Webb le rileverà direttamente".