Nubi, il più grande spettacolo dopo il Big Bang

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Pubblicato su Science l'annuncio della scoperta di due nubi di gas che si sono formate nei primi minuti dopo il Big Bang la cui composizione conferma le predizioni teoriche. Primo autore dello studio l'italiano Michele Fumagalli, in forza alla University of California Santa Cruz, col quale abbiamo fatto due chiacchiere chiedendogli di chiarirci alcune cose. La scoperta è il risultato di un ingegnosa tecnica osservativa e delle eccellenti prestazioni dello spettrografo dell'Osservatorio hawaiiano W.M. Keck. Fumagalli e collaboratori hanno analizzato due casi in cui la luce proveniente da un lontanissimo quasar ha attraversato nel suo cammino una nube gassosa. La nube ha lasciato la sua impronta indelebile nello spettro luminoso del quasar e questo ha permesso ai ricercatori di ricostruire gli ingredienti del gas che compone la nube, rivelando una perfetta sintonia con la composizione primitiva dell'Universo teorizzata dal modello cosmologico del Big Bang.

Risultato di una fortuita coincidenza, Fumagalli?

Niente affatto. Stiamo facendo uno studio dettagliato della composizione di molte nubi di gas come queste. Sapevamo già che c'era dell'idrogeno in quella parte dell'universo. La cosa inaspettata è stato vedere l'assenza di elementi pesanti usando nuovi spettri di alta qualità del telescopio Keck.

Visto il notevole successo, immagino stiate già guardandovi attorno cercando altre nubi simili alle due individuate.

E' proprio così. Stiamo passando al setaccio un centinaio di quasar sempre con la stessa tecnica e molto probabilmente saremo in grado di trovare qualche altra nube con proprietà simili alle due che abbiamo trovato.

Da più parti si sottolinea l'importanza di questa scoperta. Lo si deve alla novità della tecnica impiegata o c'è dell'altro?

La tecnica che abbiamo usato è ormai ben collaudata ed è stata usata in diversi studi delle proprietà gassose di galassie distanti. La cosa nuova ed eccitante è la scoperta di gas senza elementi 'pesanti'. Questo gas è stato predetto dalla teoria del Big Bang, ma mai osservato prima d'ora. Abbiamo finalmente una conferma sperimentale della teoria di come gli elementi più abbondanti nell'universo (idrogeno e elio) si sono formati nei primi minuti dopo il Big Bang.

La composizione della nube, dunque, è stata dedotta dall'impronta che ha lasciato nella luce del quasar. Ma come possiamo essere certi che le caratteristiche rilevate non sono in realtà quelle della sorgente originaria?

Quando le particelle di luce (i fotoni) viaggiano nello spazio tra un oggetto e noi, cambiano colore e diventano più rossi (il cosidetto redshift). Esaminando lo spettro, sappiamo dire con precisione quali colori sono associati al quasar e quali al gas. Quindi sappiamo con certezza che il gas non è nel quasar. Inoltre, conosciamo con alta precisione la distanza del gas.

Il modello cosmologico corrente suggerisce che nei primi minuti dopo il Big Bang si sono formati idrogeno, elio e pochi altri elementi leggeri. Quelli più pesanti – per esempio carbonio, ossigeno e silicio – verranno sintetizzati solamente dalle prime stelle, almeno duecento milioni di anni più tardi. La vostra indagine ha accertato la presenza dell'idrogeno e del deuterio e la completa assenza degli elementi più pesanti. Che dire dell'elio?

Nel nostro esperimento non siamo sensibili all'elio. Quindi, anche se siamo sicuri che c'è dell'elio nel gas, non abbiamo la possibilità di vederlo con la tecnica che stiamo usando. E' stato comunque davvero eccitante imbattersi nella prima evidenza di nubi il cui gas aveva la stessa composizione di quella predetta dalla teoria del Big Bang.

Due nubi davvero antiche, dunque, e ancora incontaminate, probabilmente avanzi di quegli immensi flussi di gelido gas dai quali hanno tratto nutrimento le prime galassie dell'Universo.Cold flows solo teorizzati e mai osservati finora: hai visto mai che la due nubi scoperte dal team di Fumagalli non siano la punta di questo sospirato iceberg?

Science - UC Santa Cruz

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