La fornirà HERA, il progetto scientifico per indagare la reionizzazione dell’Universo di cui fa parte la Scuola Normale Superiore come istituto fondatore/partner grazie ad Andrei Mesinger, professore associato di astronomia e astrofisica.


PISA, 31 gennaio 2023. In un articolo pubblicato su The Astrophysical Journal, il team internazionale di cosmologi del progetto Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA), che attraverso una schiera di 350 radiotelescopi nel deserto del Karoo in Sud Africa sta cercando di rilevare la composizione di stelle e galassie nell’universo primordiale, ha riferito di aver raddoppiato la sensibilità di Array, che era già il radiotelescopio più sensibile al mondo dedicato all’esplorazione di questo periodo unico nella storia dell’universo.

In particolare HERA sta cercando di rilevare la radiazione dell’idrogeno neutro che riempiva lo spazio tra le prime stelle e le prime galassie e determinare quando quell’idrogeno ha smesso di emettere o assorbire onde radio perché si è ionizzato. La Scuola Normale Superiore è parte di questa sfida scientifica grazie ad Andrei Mesinger, professore associato di astronomia e astrofisica, vincitore nel 2015 di un finanziamento europeo (ERC Starting Grant), “An Illumination of the Dark Ages” (AIDA), per sviluppare l’applicazione di modelli numerici all’avanguardia per lo studio della morfologia e delle tempistiche della reionizzazione cosmica. Proprio il progetto AIDA del professor Mesinger e del suo gruppo di ricerca ha fornito la base teorica del programma HERA.

L’articolo su The Astrophysical Journal fa riferimento alle misurazioni che si basano su osservazioni preliminari durante 94 notti nel 2017 e nel 2018, utilizzando solo 40 antenne - fase 1 dell'Array. L’interpretazione teorica guidata dal Dr. Yuxiang Qin, ex postdoc presso la Scuola Normale Superiore, ha dimostrato che le prime galassie erano più efficienti nella produzione di raggi X rispetto a quelle locali, riscaldando il mezzo intergalattico a temperature superiori a quelle implicite nei limiti superiori della fase 1 di HERA. Ciò fornisce la prima prova osservativa a sostegno dei modelli teorici secondo cui le prime galassie, e in particolare le stelle binarie a raggi X, avevano meno metalli dei loro discendenti odierni, consentendo loro di essere molto più luminose.

Quando le antenne radio saranno completamente online e calibrate, idealmente questo autunno, il team spera di costruire una mappa 3D delle bolle di idrogeno ionizzato e neutro mentre si sono evolute da circa 200 milioni di anni fa a circa 1 miliardo di anni dopo il Big Bang. La mappa potrebbe dirci ancora più dettagli su come le prime stelle e le galassie differivano da quelle che vediamo oggi intorno a noi e come appariva l’universo nel suo insieme nella sua adolescenza.

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