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KiDS J0842+0059: scoperta galassia fossile a tre miliardi di anni luce

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La galassia relic KiDS J0842+0059, osservata con il VST nell’ambito della survey KiDS (a sinistra) e con il Large Binocular Telescope (a destra). Crediti: C. Tortora/INSPIRE/VST/ESO/LBT

KiDS J0842+0059: SCOPERTA GALASSIA FOSSILE A TRE MILIARDI DI ANNI LUCE

Grazie a osservazioni ad altissima risoluzione con il Large Binocular Telescope in Arizona, un team guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha confermato l’esistenza di una galassia rimasta praticamente immutata per circa sette miliardi di anni: un autentico fossile cosmico che permette di studiare la formazione delle prime galassie nella storia dell’universo.

Nel corso della storia del cosmo, le galassie tendono a crescere ed evolvere attraverso la fusione con altre galassie. Ma esistono dei rari esemplari che si comportano come una capsula del tempo: queste galassie, dette fossili o relitti (in inglese, relic), si sono formate molto rapidamente nelle primissime fasi dell’universo, producendo la quasi totalità delle loro stelle in meno di tre miliardi di anni dopo il Big Bang, e da allora sono rimaste praticamente intatte. Alle osservazioni si presentano con un aspetto denso e compatto, popolate da stelle ricche di elementi pesanti, e senza alcun segno di formazione stellare in corso.

Un nuovo studio ha ora osservato la galassia relic più lontana mai scoperta: un fossile cosmico, rimasto immutato per circa 7 miliardi di anni. Si chiama KiDS J0842+0059 ed è la prima galassia fossile massiccia confermata al di fuori dell’universo locale, attraverso osservazioni spettroscopiche e immagini ad alta risoluzione.

La scoperta, realizzata da un team internazionale di ricercatori e ricercatrici guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), è stata resa possibile grazie al Large Binocular Telescope (LBT), telescopio gestito da Italia, Germania e Stati Uniti sulla sommità del Monte Graham, in Arizona. I risultati sono pubblicati nell’edizione di luglio della rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

“Abbiamo scoperto una galassia ‘perfettamente conservata’ da miliardi di anni, un vero reperto archeologico che ci racconta come nascevano le prime galassie e ci aiuta a capire come si è evoluto l’universo fino a oggi”, spiega Crescenzo Tortora, ricercatore INAF e primo autore del lavoro. “Le galassie fossili sono come i dinosauri dell’universo: studiarle ci permette di comprendere in quali condizioni ambientali si sono formate e come si sono evolute le galassie più massicce che vediamo oggi”.

La galassia, che osserviamo com’era circa tre miliardi di anni fa, era stata inizialmente identificata nel 2018 all’interno del progetto KiDS (Kilo Degree Survey), una survey pubblica dello European Southern Observatory (ESO) realizzata dal telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) che si trova all’Osservatorio di Paranal, in Cile. Le immagini KiDS hanno fornito una stima della massa e delle dimensioni della galassia, le cui proprietà sono state ulteriormente caratterizzate mediante osservazioni con lo strumento X-Shooter sul Very Large Telescope dell’ESO, anch’esso in Cile. Tutte le sue caratteristiche sembravano indicare che si trattasse di una galassia fossile: dalla massa stellare, pari a circa cento miliardi di masse solari, alla formazione stellare, assente per gran parte della vita della galassia, fino alle dimensioni, più compatte rispetto a quelle di galassie con pari massa stellare.

Sulle dimensioni e la struttura della galassia, tuttavia, restavano alcune incertezze. Per confermare la compattezza della galassia, sono state cruciali nuove osservazioni realizzate con il Large Binocular Telescope (LBT), in grado di ottenere immagini molto più nitide grazie al sistema SOUL di ottica adattiva, che compensa in tempo reale gli effetti della turbolenza atmosferica. Le osservazioni della galassia KiDS J0842+0059 raccolte con LBT hanno un grado di dettaglio dieci volte superiore rispetto ai dati della survey KiDS: sono le immagini più dettagliate di una galassia relic a questa distanza e consentono di studiarne forma e dimensioni come mai prima d’ora.

“I dati del Large Binocular Telescope ci hanno permesso di confermare che KiDS J0842+0059 è effettivamente compatta e quindi una vera galassia relic, con una forma simile a NGC 1277 e alle galassie compatte che osserviamo nelle prime fasi dell’universo”, spiega la coautrice Chiara Spiniello, ricercatrice all’Università di Oxford, associata INAF e principal investigator del progetto INSPIRE, che ha contribuito alla caratterizzazione delle proprietà di questa galassia. Fino ad oggi, NGC 1277 era uno dei pochi prototipi confermati di questa rara classe di galassie. “È la prima volta che riusciamo a farlo con dati di così alta risoluzione per una galassia relic così distante”.

L’esistenza di galassie relic massicce come KiDS J0842+0059 oppure NGC 1277 dimostra che alcune galassie possono formarsi rapidamente, restare compatte, e poi rimanere inerti per miliardi di anni, sfuggendo alla crescita che ha interessato la maggior parte delle loro controparti attraverso fusioni con altre galassie.

“Studiare questi fossili cosmici ci aiuta a ricostruire la storia di formazione dei nuclei delle galassie massicce odierne, che — a differenza delle galassie relic — hanno subito processi di fusione, accrescendo materia proprio attorno a quelle prime galassie (compatte) dalle quali si sono originate”, conclude Tortora. “Con tecnologie all’avanguardia come l’ottica adattiva e il supporto di telescopi come LBT, possiamo migliorare la nostra comprensione di questo tipo di galassie. Nel futuro prossimo, inoltre, faremo un passo in avanti, puntando a cercare, confermare e studiare nuove galassie relic attraverso i dati di qualità e risoluzione unica del telescopio spaziale Euclid”.

La galassia relic KiDS J0842+0059, osservata con il VST nell’ambito della survey KiDS (a sinistra) e con il Large Binocular Telescope (a destra). Crediti: C. Tortora/INSPIRE/VST/ESO/LBT
La galassia relic KiDS J0842+0059, osservata con il VST nell’ambito della survey KiDS (a sinistra) e con il Large Binocular Telescope (a destra). Crediti: C. Tortora/INSPIRE/VST/ESO/LBT

Per ulteriori informazioni:

L’articolo “INSPIRE: INvestigating Stellar Populations In RElics – IX. KiDS J0842 + 0059: the first fully confirmed relic beyond the local Universe”, di C. Tortora, G. Tozzi, G. Agapito, F. La Barbera, C. Spiniello, R. Li, G. Carlà, G. D’Ago, E. Ghose, F. Mannucci, N. R. Napolitano, E. Pinna, M. Arnaboldi, D. Bevacqua, A. Ferrè-Mateu, A. Gallazzi, J. Hartke, L. K. Hunt, M. Maksymowicz-Maciata, C. Pulsoni, P. Saracco, D. Scognamiglio e M. Spavone, è stato pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Testo, video e immagine dall’Ufficio Stampa Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF.

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Astronomia

Prime immagini dall’Osservatorio Vera C. Rubin

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Il cielo notturno sopra il Rubin Observatory in questo scatto dell’ottobre 2024. La Via Lattea si estende maestosa sopra l’orizzonte, mentre la luce del tramonto svanisce. Venere brilla intensamente a sinistra, mentre la Cometa C/2023 A3 (Tsuchinshan–ATLAS) è visibile appena sopra l’osservatorio, al centro dell’immagine. Credit: H.Stockebrand/RubinObs/NOIRLab/SLAC/DOE/NSF/AURA

LE PRIME IMMAGINI DALL’OSSERVATORIO VERA C. RUBIN (VERA C. RUBIN OBSERVATORY)

Dalle Ande cilene questo telescopio di nuova generazione è pronto a scrutare tutto il cielo australe. Nuove viste mozzafiato delle nebulose Laguna e Trifida, dell’ammasso di galassie della Vergine e molto altro nelle prime quattro immagini rilasciate dal Rubin Observatory, che rappresentano una piccola anteprima della missione scientifica finalizzata a esplorare e comprendere alcuni dei più grandi misteri dell’universo. Inizia ufficialmente il programma osservativo LSST (Legacy Survey of Space and Time).

L’Osservatorio Vera C. Rubin, situato a oltre 2.600 metri di altitudine sul Cerro Pachón, in Cile, è pronto a rivoluzionare l’astronomia moderna. A dimostrarlo, le nuove immagini che verranno svelate oggi al mondo e che mostrano le regioni di formazione stellare Laguna e Trifida, rispettivamente a 4000 e 5000 anni luce da noi, nella costellazione del Sagittario, le galassie dell’ammasso della Vergine, a circa 60 milioni di anni luce e molto altro ancora. In meno di dieci ore di osservazioni, il potente telescopio ha già catturato una moltitudine  di galassie e stelle nella nostra galassia, la Via Lattea, nonché moltissimi asteroidi nel nostro “vicinato cosmico”, il Sistema solare. Queste immagini e video, che verranno presentate in Italia durante il Watch Party nella Sala Piersanti Mattarella del Palazzo dei Normanni a Palermo, sono solo un assaggio delle straordinarie scoperte che questo osservatorio all’avanguardia potrà realizzare.

Frutto di una vasta collaborazione scientifica internazionale, l’Osservatorio Vera C. Rubin è stato progettato per realizzare la più estesa mappatura continua del cielo australe mai tentata grazie alla Legacy Survey of Space and Time (LSST), una campagna osservativa che, ogni notte per i prossimi dieci anni, raccoglierà una quantità di dati sull’universo senza precedenti (nello specifico circa 20 terabyte a notte).

Dal 2017 l’Italia partecipa attivamente al progetto attraverso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), che rappresenta il nostro Paese nella comunità scientifica internazionale dell’Osservatorio Vera C. Rubin e coordina il contributo italiano all’analisi scientifica dei dati. L’INAF svolge un ruolo fondamentale anche nella gestione e nell’analisi di questa enorme mole di dati, garantendo alla comunità scientifica italiana l’accesso a questa straordinaria risorsa, promuovendo il contributo nazionale all’analisi e all’interpretazione dei dati, alla formazione di giovani ricercatori e ricercatrici, al raggiungimento di importanti risultati scientifici che apriranno nuove sfide, e allo sviluppo di tecnologie avanzate.

“L’Osservatorio Vera C. Rubin ci consentirà di aggiungere profondità e dinamismo all’osservazione dell’Universo”, afferma Roberto Ragazzoni, presidente INAF. “Con questo telescopio di classe 8 metri in grado di mappare continuamente il cielo australe ogni tre giorni, entriamo nell’epoca dell’’astro-cinematografia’, esplorando una nuova dimensione: quella del tempo, con la quale ci aspettiamo di studiare il cosmo con una nuova prospettiva, che oggi è possibile grazie anche all’uso di nuove tecnologie informatiche per trattare una mole di dati altrimenti imperscrutabile. L’Istituto Nazionale di Astrofisica, con le sue ricercatrici e ricercatori, anche in questa occasione coglie l’opportunità di partecipare a questo nuovo importante progetto”.

Al centro del progetto c’è la fotocamera astronomica più grande mai costruita: 3.200 megapixel, capace di riprendere ogni notte enormi porzioni del cielo australe con sensibilità e risoluzione eccezionali. Ogni immagine copre un’area del cielo grande come 45 volte la luna piena e per ammirarla in tutta la sua risoluzione servirebbero 400 monitor televisivi da 4K. Grazie a un design innovativo, l’Osservatorio Rubin sarà in grado di puntare una nuova porzione di cielo in meno di cinque secondi, osservando l’intero cielo australe in circa 3-4 notti. Nel corso del prossimo decennio, l’osservatorio sarà dunque in grado di riprendere ogni regione del cielo circa 800 volte, creando così un vero e proprio “film” del cosmo ad altissima risoluzione.

“Il Vera C. Rubin Observatory e il suo primo progetto LSST sono un’opportunità unica per la nuova generazione”, commenta Sara (Rosaria) Bonito, la quale rappresenta l’INAF nel Board of Directors della LSST Discovery Alliance del Vera C. Rubin Observatory ed è co-chair della Transients and Variable Stars Science Collaboration (TVSSC). “È una grande eredità per chiunque voglia avvicinarsi alle discipline scientifiche, offrendo uno strumento rivoluzionario per l’astrofisica e le nuove tecnologie per l’interpretazione  dei dati. L’astrofisica che si potrà fare con Rubin è estremamente diversificata: una singola campagna osservativa ci permetterà di rispondere a temi scientifici molto vasti, che riguardano la nostra Galassia ma anche la materia oscura, il nostro Sistema solare e anche i fenomeni più imprevedibili che si verificano nel cielo. Differenti gruppi di ricerca da tutto il mondo con differenti competenze hanno contribuito all’ottimizzazione della strategia osservativa e allo sviluppo di metodologie di analisi dati interdisciplinari. Il progetto coinvolge modelli teorici, big data e data science per indagare ambiti che vanno dalle esplosioni di supernove ai nuclei galattici attivi, fino alle stelle in formazione”, aggiunge.

La survey LSST, che avrà inizio nei prossimi mesi, permetterà di rilevare oggetti estremamente deboli fino a oggi difficili da osservare, ma fondamentali per affrontare questioni chiave della cosmologia e dell’astrofisica moderna: la natura della materia e dell’energia oscura, la struttura a grande scala del cosmo, l’evoluzione delle galassie, l’archeologia galattica, la formazione stellare, i fenomeni transienti e la sorveglianza di oggetti potenzialmente pericolosi. L’osservatorio porta il nome di Vera C. Rubin, astrofisica statunitense i cui studi sulla rotazione delle galassie rappresentano una delle prime prove a favore dell’esistenza della misteriosa materia oscura.

Uno degli ambiti di ricerca che beneficerà maggiormente di questa impresa è lo studio delle stelle variabili, oggetti che cambiano luminosità nel tempo. L’osservatorio sarà in grado di osservare oltre 100 milioni di stelle variabili permettendo studi senza precedenti sui meccanismi che regolano queste variazioni. Questi fenomeni possono derivare da processi interni alle stelle stesse – come pulsazioni dovute a instabilità termiche – oppure da fattori esterni, come eclissi da parte di stelle o pianeti compagni. Grazie alla sua precisione fotometrica, l’Osservatorio Rubin permetterà di esplorare la struttura interna delle stelle.

Non solo: l’osservatorio sarà anche testimone di milioni di esplosioni stellari, eventi catastrofici legati alla morte delle stelle. Analizzando la luce proveniente da alcune di queste esplosioni, le supernove di tipo Ia, sarà inoltre possibile stimare le distanze di galassie lontanissime, esplorando la storia di espansione dell’universo e la sua accelerazione, che si pensa sia causata dalla misteriosa energia oscura.

Bonito sottolinea: “Rubin è dotato della camera digitale più grande mai costruita per l’astronomia, che ha già ottenuto un altro record mondiale, quello della sua lente ottica più grande al mondo. Nonostante le sue dimensioni, è un telescopio molto veloce. Se qualcosa nel cielo si muove o cambia, Rubin lo rileverà e distribuirà l’informazione in tempo reale a tutto il mondo. Questo significa che potremo osservare fenomeni transienti in azione, rendendo possibili nuove scoperte astrofisiche, spesso inaspettate”.

E conclude: “Rubin produrrà un vero e proprio film multicolore del cielo, lungo un’intera decade. Un film che ci permetterà di vedere l’Universo come mai prima: non solo attraverso immagini statiche, ma in evoluzione dinamica”.

Capofila di questa imponente impresa sono il National Science Foundation (NSF) e il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE), in collaborazione con il NOIRLab e lo SLAC National Accelerator Laboratory.

Testi, video e immagini dall’Ufficio Stampa Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF

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Astronomia

I venti generati dai buchi neri giocano un ruolo nell’evoluzione delle galassie

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venti buchi neri immagine RGB della galassia Circinus

Grazie ai venti da loro generati, che accelerano improvvisamente a grandi distanze, i buchi neri non sono solo divoratori di materia ma veri propri architetti cosmici, giocando un ruolo chiave nell’evoluzione delle galassie

Ricerca internazionale su Nature Astronomy guidata dall’Università di Firenze e da INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri

Mosaico di immagini RGB delle galassie analizzate
Mosaico di immagini RGB delle galassie analizzate

I buchi neri che si trovano al centro delle galassie non sono solo divoratori di materia ma veri propri architetti cosmici.

È la conclusione a cui è giunto un gruppo di ricercatori internazionali guidati dall’Università di Firenze e da INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri, protagonisti di un lavoro pubblicato su Nature Astronomy (“Evidence of the Fast Acceleration of AGN-Driven Winds at Kiloparsec Scales” https://www.nature.com/articles/s41550-025-02518-6). Lo studio ha dimostrato per la prima volta che i venti generati dai buchi neri subiscono un’improvvisa accelerazione quando si allontanano dal centro galattico, giocando un ruolo chiave nell’evoluzione delle galassie.

“Ogni galassia ospita al centro un buco nero supermassiccio”, spiegano i primi firmatari dell’articolo Cosimo Marconcini e Alessandro Marconi, rispettivamente dottorando e docente di Astrofisica del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Firenze. “Questi nuclei galattici attivi (AGN) mentre «mangiano» materia, generano forti venti di gas che si diffondono nello spazio circostante”.

Gli scienziati hanno scoperto un comportamento sorprendente: nei primi 3.000 anni luce (1 kiloparsec) dalla sorgente, i venti si muovono a velocità costante o addirittura rallentano un po’; in seguito, subiscono una drastica espansione, si riscaldano e accelerano, raggiungendo velocità tali da espellere dalla galassia tutto il gas che incontrano lungo la strada. A questo risultato i ricercatori sono arrivati analizzando i venti di 10 galassie osservate con il Very Large Telescope (VLT – European Southern Observatory) in Cile – la più importante struttura al mondo per l’astronomia – e con un nuovo strumento per la modellizzazione 3D dei dati, chiamato MOKA3D e da loro sviluppato.

Perché questa acquisizione è così importante? Perché i buchi neri supermassivi possono spingere il gas fuori dalle galassie, fermando la formazione stellare e influenzando la loro evoluzione.

“Infatti – spiegano i due ricercatori – i venti generati dagli AGN regolano la nascita delle stelle, perché se il vento spazza via troppo gas, la galassia avrà meno «carburante» per formarne di nuove. Possono, quindi, influenzare la distribuzione del gas e degli elementi chimici e addirittura fermare la crescita della galassia: se il vento è abbastanza forte da espellere il gas nello spazio intergalattico, la galassia stessa potrebbe smettere di crescere”.

La prossima frontiera consisterà nello studiare altre galassie, anche molto lontane, per capire se nell’universo è comune questo fenomeno, che fa dei buchi neri i modellatori delle galassie in cui vivono.

Immagine RGB della galassia Circinus
Immagine RGB della galassia Circinus (un’immagine RGB è anche detta immagine a falsi colori, in cui si evidenzia l’emissione di componenti diversi della galassia con colori diversi: blu=gas ionizzato che traccia i venti emessi dai buchi neri; rosso=emissione da parte di stelle giovani e parzialmente anche i venti provenienti dai buchi neri; verde=emissione diffusa delle stelle nella galassia)

Riferimenti bibliografici:

Marconcini, C., Marconi, A., Cresci, G. et al., Evidence of the fast acceleration of AGN-driven winds at kiloparsec scales, Nat Astron (2025), DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-025-02518-6

 

Testo e immagini dall’Ufficio stampa – Unità funzionale comunicazione esterna dell’Università degli studi di Firenze

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Astronomia

Nuove immagini ad alta definizione dell’universo primordiale dall’Atacama Cosmology Telescope

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a sinistra la nuova mappa a mezzocielo, in intensità, della radiazione di fondo cosmico realizzata dall'Atacama Cosmology Telescope, in aggiunta a quelle di Planck. In basso, un ingrandimento della stessa di 10 x 10 gradi, in cui i punti rossi rappresentano galassie e i punti blu ammassi di galassie. È visibile anche la galassia dello Scultore. Il rosso e il blu indicano regioni più calde e più fredde. A destra la nuova mappa in polarizzazione con un ingrandimento (in basso) e la regione galattica della nebulosa di Orione (in alto). Il rosso e il blu indicano il movimento nelle antiche nubi di idrogeno ed elio. Il blu mostra dove i modelli di polarizzazione della luce sono radiali, con la materia che fluisce verso l'interno; il rosso traccia i modelli di polarizzazione tangenziali, dove la materia fluisce verso l'esterno. Crediti per le immagini: ACT Collaboration; ESA/Planck

Nuove immagini ad alta definizione dell’universo primordiale dall’Atacama Cosmology Telescope nel deserto cileno

Una nuova ricerca nell’ambito della collaborazione internazionale Atacama Cosmology Telescope (ACT), a cui ha preso parte anche la Sapienza, ha prodotto le immagini più chiare mai ottenute dell’universo primordiale, rivelando la formazione delle antiche nubi di idrogeno ed elio che presto si sarebbero trasformate nelle prime stelle e galassie.

La collaborazione dell’esperimento Atacama Cosmology Telescope (ACT), un progetto internazionale situato a 5200 m nel deserto di Atacama in Cile, che in Italia include i gruppi di Elia Battistelli presso l’Università Sapienza di Roma (di cui fanno parte anche Giovanni Isopi, Eleonora Barbavara, e Valentina Capalbo), e di Federico Nati presso l’Università di Milano-Bicocca, ha sottoposto il modello standard della cosmologia ad una nuova e rigorosa serie di test, dimostrandone la straordinaria solidità. Le nuove immagini dell’universo primordiale mostrano i dettagli della prima luce emersa dagli albori dell’Universo con una chiarezza senza precedenti, rivelando la formazione delle antiche nubi di idrogeno ed elio che presto si sarebbero trasformate nelle prime stelle e galassie.

a sinistra la nuova mappa a mezzocielo, in intensità, della radiazione di fondo cosmico realizzata dall'Atacama Cosmology Telescope, in aggiunta a quelle di Planck. In basso, un ingrandimento della stessa di 10 x 10 gradi, in cui i punti rossi rappresentano galassie e i punti blu ammassi di galassie. È visibile anche la galassia dello Scultore. Il rosso e il blu indicano regioni più calde e più fredde.A destra la nuova mappa in polarizzazione con un ingrandimento (in basso) e la regione galattica della nebulosa di Orione (in alto). Il rosso e il blu indicano il movimento nelle antiche nubi di idrogeno ed elio. Il blu mostra dove i modelli di polarizzazione della luce sono radiali, con la materia che fluisce verso l'interno; il rosso traccia i modelli di polarizzazione tangenziali, dove la materia fluisce verso l'esterno. Crediti per le immagini: ACT Collaboration; ESA/Planck
a sinistra la nuova mappa a mezzocielo, in intensità, della radiazione di fondo cosmico realizzata dall’Atacama Cosmology Telescope, in aggiunta a quelle di Planck. In basso, un ingrandimento della stessa di 10 x 10 gradi, in cui i punti rossi rappresentano galassie e i punti blu ammassi di galassie. È visibile anche la galassia dello Scultore. Il rosso e il blu indicano regioni più calde e più fredde.
A destra la nuova mappa in polarizzazione con un ingrandimento (in basso) e la regione galattica della nebulosa di Orione (in alto). Il rosso e il blu indicano il movimento nelle antiche nubi di idrogeno ed elio. Il blu mostra dove i modelli di polarizzazione della luce sono radiali, con la materia che fluisce verso l’interno; il rosso traccia i modelli di polarizzazione tangenziali, dove la materia fluisce verso l’esterno.
Crediti per le immagini: ACT Collaboration; ESA/Planck

Le immagini più nitide dell’infanzia dell’universo

Una nuova ricerca della collaborazione Atacama Cosmology Telescope (ACT) ha prodotto le immagini più chiare mai ottenute dell’universo primordiale, provenienti dal tempo cosmico più lontano a cui l’umanità abbia mai avuto accesso. Misurando una luce che ha viaggiato per oltre 13 miliardi di anni prima di raggiungere il telescopio situato sulle Ande cilene, queste immagini rivelano l’universo quando aveva circa 380.000 anni – l’equivalente di fotografie di un neonato in un cosmo ormai maturo.

“Stiamo osservando i primi passi verso la formazione delle stelle e delle galassie più antiche”, ha dichiarato Suzanne Staggs, direttrice di ACT e docente di fisica all’Università di Princeton. “E non vediamo solo chiaro e scuro, ma anche la polarizzazione della luce ad alta risoluzione. Questo è un elemento distintivo che differenzia ACT da Planck e da altri telescopi precedenti.”

Le nuove immagini della radiazione cosmica di fondo (CMB) forniscono una risoluzione più alta rispetto a quelle ottenute più di un decennio fa dal telescopio spaziale Planck. Misurando sia l’intensità che la polarizzazione della luce con ACT, ora abbiamo una seconda immagine ad alta fedeltà dello stesso momento cosmico. L’immagine della polarizzazione svela il movimento dettagliato della materia nell’infanzia cosmica.

“Prima potevamo vedere dove si trovavano le cose, ora possiamo anche vedere come si muovono”, ha detto Staggs. “Proprio come le maree rivelano la presenza della Luna, il movimento tracciato dalla polarizzazione della luce ci dice quanto fosse forte l’attrazione gravitazionale in diverse regioni dello spazio.”

“Nelle prime centinaia di migliaia di anni dopo il Big Bang”, spiega Elia Battistelli, professore di fisica della Sapienza di Roma, “il plasma primordiale era così caldo che la luce non poteva propagarsi liberamente, rendendo l’universo di fatto opaco. La CMB rappresenta il primo stadio della storia dell’universo che possiamo osservare”.

“Le immagini forniscono una visione straordinariamente dettagliata delle variazioni, per quanto minime, nella densità e nella velocità dei gas. Quello che sembrano nuvole sfocate nell’intensità della luce sono in realtà regioni più e meno dense in un mare di idrogeno ed elio – colline e valli che si estendono per milioni di anni luce”, aggiunge Federico Nati, professore dell’Università di Milano-Bicocca. “Nei miliardi di anni successivi, la gravità ha attirato le regioni più dense di gas, dando origine a stelle e galassie”.

Queste immagini dettagliate dell’universo appena nato stanno aiutando gli scienziati a rispondere a domande di lunga data sulle origini del cosmo. “Osservando quel periodo, quando tutto era molto più semplice, possiamo ricostruire la storia di come l’universo si è evoluto fino alla complessità che vediamo oggi”, ha spiegato Jo Dunkley, docente di fisica e scienze astrofisiche a Princeton e responsabile dell’analisi di ACT.

“Abbiamo misurato con precisione che l’universo osservabile si estende per quasi 50 miliardi di anni luce in tutte le direzioni e contiene una quantità di massa equivalente a quasi 2 trilioni di trilioni di Soli”,

ha dichiarato Erminia Calabrese, docente di astrofisica all’Università di Cardiff. Di questi solo una minima parte rappresenta la materia normale – quella che possiamo osservare e misurare. Il resto è costituito da materia oscura e dall’energia oscura, le misteriose componenti che permeano il cosmo.

La tensione di Hubble

Negli ultimi anni, i cosmologi hanno ottenuto misure in leggero ma chiaro disaccordo sulla costante di Hubble, un parametro della teoria cosmologica che misura il tasso di espansione dello spazio. Le misurazioni basate sulla radiazione cosmica di fondo indicano costantemente un tasso di espansione di 67-68 km/s/Mpc, mentre le misure delle galassie vicine suggeriscono un valore più alto, fino a 73-74 km/s/Mpc. I nuovi dati di ACT confermano il valore più basso con una precisione persino maggiore.

Uno degli obiettivi principali dello studio era testare modelli alternativi che potessero spiegare la discrepanza, tuttavia i dati ACT non mostrano alcuna evidenza di nuove particelle o effetti non previsti dal modello standard e restringono ulteriormente il campo delle alternative possibili.

Il futuro della cosmologia

La radiazione cosmica di fondo misurata da ACT trasporta segnali estremamente deboli, difficilissimi da isolare dalle possibili contaminazioni.

“Per ottenere queste nuove immagini, abbiamo effettuato un’esposizione di cinque anni con un telescopio sensibile alle lunghezze d’onda millimetriche”,

ha spiegato Mark Devlin, vicedirettore del progetto. ACT ha completato le sue osservazioni nel 2022 e l’attenzione si sta ora spostando verso il più avanzato Simons Observatory, situato nella stessa area del deserto di Atacama, in Cile, per il quale Federico Nati presso l’Università di Milano-Bicocca guida un ambizioso programma di calibrazione che fa uso di stelle artificiali trasportate da droni, grazie al prestigioso finanziamento europeo ERC Advanced.

Questa ricerca è supportata dalla U.S. National Science Foundation (AST-0408698, AST-0965625 e AST-1440226 per il progetto ACT, oltre ai grant PHY-0355328, PHY-0855887 e PHY-1214379), dall’Università di Princeton, dall’Università della Pennsylvania e da un grant della Canada Foundation for Innovation. Il progetto è guidato dall’Università di Princeton e dall’Università della Pennsylvania, con 160 collaboratori provenienti da 65 istituzioni. In Italia, le attività del gruppo di F. Nati presso l’Università di Milano Bicocca sono supportate dal finanziamento europeo ERC, POLOCALC, 101096035. ACT ha operato dal 2007 al 2022.

Atacama Cosmology Telescope sulle Ande Cilene. Crediti per la foto: Debra Kellner
Atacama Cosmology Telescope sulle Ande Cilene. Crediti per la foto: Debra Kellner

Riferimenti

The Atacama Cosmology Telescope: DR6 Maps https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.14451

The Atacama Cosmology Telescope: DR6 Constraints on Extended Cosmological Models https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.14454

The Atacama Cosmology Telescope: DR6 Power Spectra, Likelihoods and ΛCDM Parameters https://doi.org/10.48550/arXiv.2503.14452

Testi, video e immagini dal Settore Ufficio stampa e comunicazione Sapienza Università di Roma e dall’Ufficio stampa Università di Milano-Bicocca

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Astronomia

Progetto LEWIS: moti di rotazione delle stelle intorno al centro delle galassie ultra diffuse

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moti di rotazione stelle galassie ultra diffuse Immagine delle galassie NGC3314 e UDG32 acquisite con la OmegaCAM installata al telescopio VST. Crediti: ESO/INAF - E. Iodice

EPPUR SI MUOVONO, RUOTANDO: IL PROGETTO LEWIS MOSTRA INASPETTATE PROPRIETÀ SULLE GALASSIE ULTRA DIFFUSE: MOTI DI ROTAZIONE DELLE STELLE INTORNO AL CENTRO DELLE STESSE UDG

Il progetto LEWIS a guida INAF ha permesso per la prima volta di mappare i moti delle stelle che compongono 30 galassie ultra diffuse, scoprendo che esse ruotano attorno al loro centro: un risultato inatteso che mette in crisi le attuali teorie riguardanti questa particolare classe di galassie. I risultati presentati nei due articoli appena pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics potrebbero cambiare la nostra comprensione dell’evoluzione delle UDG e del loro legame con la materia oscura.

Immagine delle galassie NGC3314 e UDG32 acquisite con la OmegaCAM installata al telescopio VST. Crediti: ESO/INAF - E. Iodice
Immagine delle galassie NGC3314 e UDG32 acquisite con la OmegaCAM installata al telescopio VST. Crediti: ESO/INAF – E. Iodice

Nuovi dettagli sulle galassie ultra diffuse, le cosiddette Ultra-Diffuse Galaxies (UDG), sono stati svelati grazie a due studi recentemente pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics. I lavori, realizzati con un contributo fondamentale di ricercatrici e ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, hanno mappato per la prima volta la cinematica stellare di circa 30 UDG nell’ammasso galattico dell’Idra, distante oltre 160 milioni di anni luce da noi.

La scoperta inattesa di moti di rotazione delle stelle intorno al centro di queste elusive e deboli galassie potrebbe cambiare radicalmente la nostra comprensione della loro storia di formazione ed evoluzione. Questo studio è stato reso possibile grazie al progetto internazionale “Looking into the faintEst WIth MUSE” (LEWIS), guidato dalla ricercatrice INAF Enrichetta Iodice, che ha utilizzato il potente spettrografo a campo integrale MUSE, installato al Very Large Telescope (VLT) dell’ESO in Cile.

Le galassie ultra diffuse, scoperte di recente grazie ai progressi tecnologici in astronomia, sono galassie poco luminose ma molto estese e di bassa luminosità. Identificate per la prima volta in grandi quantità nel 2015, la loro natura e il loro processo di formazione sono ancora oggetto di intensa ricerca. Le nuove analisi spettroscopiche con il progetto LEWIS hanno rivelato che queste galassie si trovano in ambienti estremamente variabili, mostrando una sorprendente varietà nelle loro proprietà fisiche, come la cinematica delle stelle che le compongono e la quantità di materia oscura presente.

Rappresentazione artistica di una galassia ultra diffusa in fase di rotazione. Crediti: C. Butitta/INAF
Progetto LEWIS: scoperta inattesa di moti di rotazione delle stelle intorno al centro di queste elusive e deboli galassie ultra diffuse. Rappresentazione artistica di una galassia ultra diffusa in fase di rotazione. Crediti: C. Butitta/INAF

Uno dei risultati più significativi ed inaspettati del progetto LEWIS è l’identificazione di diverse classi cinematiche di UDG nell’ammasso dell’Idra. Quasi la metà delle galassie esaminate mostra segni evidenti di rotazione nelle stelle che le compongono. Una scoperta che contrasta con una convinzione precedente, secondo cui queste galassie non dovrebbero mostrare questo tipo di moti. Questo risultato potrebbe essere fondamentale per comprendere meglio la struttura di queste galassie e il loro legame con la materia oscura.

“I risultati che abbiamo ottenuto hanno avuto una duplice soddisfazione”, dice Chiara Buttitta, ricercatrice postdoc  INAF e prima autrice di uno dei due articoli pubblicati su Astronomy & Astrophysics. “Non solo siamo stati in grado di ricavare i moti stellari in queste galassie estremamente deboli, ma abbiamo trovato qualcosa che non ci aspettavamo di osservare”.

Le osservazioni hanno permesso in particolare di realizzare un’analisi dettagliata di UDG32, una galassia ultra diffusa che è stata scoperta all’estremità dei filamenti della galassia a spirale NGC3314A. La UDG32 è appena visibile, ed appare come una debole macchia giallastra nelle immagini. Una delle possibili origini proposte per le UDG è la formazione da nubi di gas nei filamenti di galassie come la NGC3314A. Questa è rimasta solo un’ipotesi fino a quando è stata scoperta la UDG32. In particolare, una nube di gas presente nei filamenti, se raggiunge la densità critica, sotto l’azione della forza gravitazionale può collassare e formare stelle, diventando un nuovo sistema originatosi dal materiale rilasciato dalla galassia madre. L’analisi dei dati LEWIS ha confermato che la UDG32 è associata alla coda di filamenti della galassia NGC3314A: quindi non è solo un effetto di proiezione che localizza casualmente la UDG32 nella coda di NGC3314A. Inoltre, i nuovi dati hanno mostrato che la UDG32 è caratterizzata da una popolazione stellare ricca di metalli e di età intermedia, più giovane delle altre UDG osservate nell’ammasso dell’Idra, consistente con l’ipotesi che questa galassia potrebbe essersi formata da materiale pre-arricchito nel gruppo sud-est dell’ammasso dell’Idra e quindi liberato da una galassia più massiccia.

LEWIS è il primo grande progetto dell’ESO, guidato da INAF, interamente dedicato allo studio delle UDG. Questo programma ha raddoppiato il numero di galassie ultra diffuse analizzate spettroscopicamente, fornendo per la prima volta una visione globale delle loro proprietà all’interno di un ammasso di galassie ancora in fase di formazione.

“Il progetto LEWIS è stata una sfida. Quando questo programma è stato accettato dall’ESO abbiamo realizzato che fosse una miniera di dati da esplorare. E tale si è rivelato” afferma Enrichetta Iodice, ricercatrice INAF e responsabile scientifica del progetto. “La ‘forza’ di LEWIS, grazie alla spettroscopia integrale dello strumento usato, risiede nel poter studiare contemporaneamente, per ogni singola galassia, non solo i moti delle stelle, ma anche la popolazione stellare media e, quindi, avere indicazioni sull’età di formazione e le proprietà degli ammassi globulari, traccianti fondamentali anche per il contenuto di materia oscura. Mettendo insieme i singoli risultati, come in un puzzle, si ricostruisce la storia di formazione di questi sistemi”.

Per ulteriori informazioni:

L’articolo “Looking into the faintEst WIth MUSE (LEWIS): Exploring the nature of ultra-diffuse galaxies in the Hydra-I cluster”, di Buttita C. Iodice E. et al. è stato pubblicato online sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

L’articolo “Looking into the faintEst WIth MUSE (LEWIS): Exploring the nature of ultra-diffuse galaxies in the Hydra I cluster”, di Hartke J., Iodice E., et al. è stato pubblicato online sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

La pagina web del progetto LEWIS: https://sites.google.com/inaf.it/lewis/home

Testo e immagini dall’Ufficio stampa – Struttura per la Comunicazione di Presidenza Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF.

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Astronomia

Due studi attorno agli ammassi globulari delle galassie NGC 3640, NGC 3641, NGC 5018

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La galassia NGC 3640, al centro dell’omonimo gruppo di galassie, e la vicina NGC 3641, osservate con il VST. Crediti: ESO/INAF/M. Mirabile et al./R. Ragusa et al.

DUE STUDI ATTORNO AGLI AMMASSI GLOBULARI DELLE GALASSIE NGC 3640, NGC 3641, NGC 5018

Nelle osservazioni di gruppi di galassie realizzate con il telescopio italiano VST in Cile, tra cui una nuova immagine del gruppo dominato dalla galassia NGC 3640, gli ammassi globulari tracciano la storia e le dinamiche galattiche. Scoperte anche 17 nuove galassie nane nel gruppo.

Gli ammassi globulari non sono solo semplici agglomerati di stelle: sono vere e proprie macchine del tempo cosmiche che permettono di tuffarsi nella storia di formazione ed evoluzione delle galassie. Con centinaia di migliaia di stelle raccolte in un unico sistema, questi antichissimi agglomerati stellari raccontano storie segrete di fusioni galattiche e di eventi cosmici che hanno scolpito l’Universo come lo conosciamo oggi. Lo ribadiscono le immagini dei gruppi di galassie NGC 3640 e NGC 5018, realizzate con il telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) in Cile e analizzate in due studi guidati da giovani dottorandi dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), pubblicati recentemente su Astronomy & Astrophysics.

Uno dei due lavori si focalizza sul gruppo di galassie NGC 3640, dominato dall’omonima galassia ellittica, a circa 88 milioni di anni luce da noi. Si tratta di una galassia dalla forma curiosa e perturbata, che reca i segni di passate interazioni con le vicine galassie. La nuova immagine ottenuta con il VST e pubblicata oggi svela per la prima volta la distribuzione degli ammassi globulari nella regione, visibili come puntini luminosi nei pressi delle galassie: questi non si limitano a orbitare intorno alle singole galassie, ma si estendono anche nello spazio intergalattico. La loro disposizione è il risultato di una lunga storia di interazioni e fusioni galattiche che hanno “strappato via” non solo singole stelle ma anche interi ammassi stellari dai loro sistemi originali.

“Il nostro studio offre una comprensione più approfondita dell’evoluzione e delle interazioni delle galassie nel corso della loro storia, arricchendo le conoscenze sui processi fondamentali che hanno modellato l’universo”, spiega Marco Mirabile, dottorando presso il Gran Sasso Science Institute (GSSI) con una borsa supportata da INAF d’Abruzzo e primo autore di uno dei due articoli. “Abbiamo studiato per la prima volta le proprietà degli ammassi globulari delle galassie NGC 3640 e NGC 3641 utilizzando immagini a grande campo e multi-banda, identificando un possibile nuovo modello di interazione tra le due galassie e scoprendo inoltre 17 nuove galassie nane che non erano note precedentemente in questo campo”.

Gli ammassi globulari analizzati nel lavoro, contrariamente alle aspettative, mostrano la loro massima concentrazione non intorno a NGC 3640, la galassia più massiccia del gruppo, ma intorno alla sua vicina, NGC 3641, che spicca nella metà inferiore dell’immagine. La distribuzione degli ammassi risulta peraltro allineata con la cosiddetta luce intragruppo (in inglese: intra-group light, IGL). Si tratta di una luminosità diffusa dovuta a stelle che sono state sottratte alle varie galassie durante fenomeni di merging, già studiata in questo sistema proprio grazie ai dati del VST in un lavoro guidato dalla ricercatrice INAF Rossella Ragusa nel 2023. Tutti questi indizi suggeriscono che la fusione tra queste due galassie sia ancora in corso.

Il secondo studio si concentra invece sul gruppo di galassie NGC 5018, anch’esso dominato dalla galassia ellittica che porta lo stesso nome e che si trova a circa 120 milioni di anni luce da noi. Anche NGC 5018 è ricca di segni di interazioni cosmiche: concentrazioni di stelle disposte in forma di gusci concentrici, code mareali e flussi di gas. Nelle immagini del VST, già studiate sin dal 2018, è stato ora possibile identificare, per la prima volta, una popolazione di ammassi globulari distribuita, anche in questo caso, lungo la luce intragruppo: questo evidenzia come la mutua gravità delle galassie abbia scolpito il sistema durante passate fusioni e interazioni.

“Il nostro studio suggerisce che le interazioni gravitazionali tra le galassie del gruppo NGC 5018 abbiano disperso gli ammassi globulari lungo l’asse di interazione”, nota il Pratik Lonare, dottorando presso l’Università di Roma Tor Vergata con una borsa supportata da INAF d’Abruzzo e primo autore del secondo articolo. “Questa ricerca dimostra che gli ammassi globulari non sono solo fossili della formazione iniziale delle galassie, ma vengono rimodellati dinamicamente da interazioni, fusioni e processi di accrescimento nel tempo”.

Inoltre, il team ha individuato una possibile nuova galassia nana ultra-diffusa (in inglese: ultra-diffuse galaxy, UDG) mai osservata prima in questo gruppo galattico.

I due nuovi lavori fanno parte del progetto VEGAS-SSS (VST Early-type GAlaxy Survey – Small Stellar Systems), un censimento di galassie guidato dall’INAF con il VST dedicato ai sistemi stellari più piccoli delle galassie, come ammassi globulari e galassie nane, per esplorare i processi di formazione galattica su scale cosmiche. Il telescopio VST, gestito da INAF presso l’Osservatorio ESO di Paranal, è lo strumento ideale per questo tipo di studi grazie al suo grande campo di vista di un grado quadrato, pari a circa quattro volte l’area della luna piena nel cielo. Questo permette di osservare in dettaglio non solo le galassie ma anche l’ambiente circostante, spianando la strada a progetti futuri come l’Osservatorio Vera C. Rubin, che sarà inaugurato prossimamente, sempre in Cile, per realizzare survey astronomiche con un campo di vista ancora più grande.

 

Per ulteriori informazioni:

Gli articoli “VEGAS-SSS: Tracing Globular Cluster Populations in the Interacting NGC 3640 Galaxy Group“, di Marco Mirabile, Michele Cantiello, Pratik Lonare, Rossella Ragusa, Maurizio Paolillo, Nandini Hazra, Antonio La Marca, Enrichetta Iodice, Marilena Spavone, Steffen Mieske, Marina Rejkuba, Michael Hilker, Gabriele Riccio, Rebecca A. Habas, Enzo Brocato, Pietro Schipani, Aniello Grado e Luca Limatola, e “VEGAS-SSS: An intra-group component in the globular cluster system of NGC 5018 group of galaxies using VST data“, di Pratik Lonare, Michele Cantiello, Marco Mirabile, Marilena Spavone, Marina Rejkuba, Michael Hilker, Rebecca Habas, Enrichetta Iodice, Nandini Hazra e Gabriele Riccio sono stati pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

17 febbraio 2025

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF.

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Astronomia

La “ragnatela cosmica” della materia oscura che forma l’Universo fotografata da ricercatori di Milano-Bicocca

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ragnatela cosmica materia oscura universo Immagine della porzione di cielo nella direzione del MUDF (MUSE Ultra Deep Field, la regione di cielo oggetto delle osservazioni MUSE). Sullo sfondo, a colori, le galassie osservabili davanti e dietro al filamento cosmico, visibile in viola. Le due galassie agli estremi della struttura, avvolte da nubi di gas, ospitano al centro buchi neri supermassicci, visibili in azzurro. Credito: Joseph DePasquale/Space Telescope Science Institute

La “ragnatela cosmica” della materia oscura che forma l’Universo fotografata da ricercatori di Milano-Bicocca

Grazie a uno studio dell’Università di Milano-Bicocca, ottenute le prime immagini del filamento cosmico che unisce due galassie in formazione, risalente a quando l’Universo aveva solo 2 miliardi di anni

Milano, 30 gennaio 2025 – Le prime immagini ad alta definizione della “ragnatela cosmica” che struttura l’Universo sono state ottenute grazie a uno studio guidato da ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). Grazie a MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), innovativo spettrografo installato presso il Very Large Telescope dell’European Southern Observatory, in Cile, il team ha catturato una struttura cosmica risalente a un Universo molto giovane. La scoperta è stata recentemente pubblicata su Nature Astronomy nell’articolo “High-definition imaging of a filamentary connection between a close quasar pair at z=3” e apre una nuova prospettiva per comprendere l’essenza della materia oscura.

Sfruttando le capacità offerte dal sofisticato strumento, il gruppo di ricerca coordinato da Michele Fumagalli e Matteo Fossati, professori nell’unità di Astrofisica dell’Università di Milano-Bicocca, ha condotto una delle più ambiziose campagne di osservazione con MUSE mai completata in una singola regione di cielo, acquisendo dati per centinaia di ore. 

Un solido pilastro della cosmologia moderna è l’esistenza della materia oscura che, costituendo circa il 90% di tutta la materia presente nell’Universo, determina la formazione e l’evoluzione di tutte le strutture che osserviamo su grandi scale nel Cosmo.

«Sotto l’effetto della forza di gravità, la materia oscura disegna un’intricata trama cosmica composta da filamenti, alle cui intersezioni si formano le galassie più brillanti», ha spiegato Michele Fumagalli. «Questa ragnatela cosmica è l’impalcatura su cui si creano tutte le strutture visibili nell’Universo: all’interno dei filamenti il gas scorre per raggiungere e alimentare la formazione di stelle nelle galassie».

«Per molti anni, le osservazioni di questa ragnatela cosmica sono state impossibili: il gas presente in questi filamenti è infatti così diffuso da emettere solo un tenue bagliore, indistinguibile dagli strumenti allora disponibili», commenta Matteo Fossati.

MUSE, grazie alla sua elevata sensibilità alla luce, ha consentito agli scienziati di ottenere immagini dettagliate di questa ragnatela cosmica. Lo studio – guidato da Davide Tornotti, dottorando dell’Università di Milano-Bicocca, e collaboratori – ha utilizzato questi dati ultrasensibili per produrre l’immagine più nitida mai ottenuta di un filamento cosmico che si estende su una distanza di 3 milioni di anni luce attraverso due galassie che ospitano ciascuna un buco nero supermassiccio.

«Catturando la debole luce proveniente da questo filamento, che ha viaggiato per poco meno di 12 miliardi di anni prima di giungere a Terra, siamo riusciti a caratterizzarne con precisione la forma e abbiamo tracciato, per la prima volta con misure dirette, il confine tra il gas che risiede nelle galassie e il materiale contenuto nella ragnatela cosmica», spiega Davide Tornotti. «Attraverso alcune simulazioni dell’Universo con i supercomputer, abbiamo inoltre confrontato le previsioni del modello cosmologico attuale con i nuovi dati, trovando un sostanziale accordo tra la teoria corrente e le osservazioni».

«Quando quasi 10 anni fa Michele Fumagalli mi ha proposto di partecipare a queste osservazioni ultra-profonde con lo strumento MUSE ho accettato con grande entusiasmo perché le potenzialità dello studio erano veramente moltissime», commenta Valentina D’Odorico, ricercatrice INAF e co-autrice del lavoro. «Abbiamo già pubblicato vari lavori basati su questi dati, ma il risultato ottenuto nell’articolo guidato da Tornotti può essere considerato il coronamento del progetto. Infatti, non solo vengono identificate le sovradensità occupate dai nuclei galattici attivi presenti nel campo e il filamento che li unisce, ma tali strutture confrontate in modo quantitativo con le predizioni di simulazioni numeriche sono in accordo con un modello di formazione delle strutture cosmiche che adotta materia oscura fredda».

La ricerca è stata supportata da Fondazione Cariplo e dal Ministero dell’Università e Ricerca attraverso il Progetto Dipartimenti di Eccellenza 2023-2027 (BiCoQ, Bicocca Centre for Quantitative Cosmology).

Riferimenti bibliografici:

Tornotti, D., Fumagalli, M., Fossati, M. et al. High-definition imaging of a filamentary connection between a close quasar pair at z = 3, Nat Astron (2025), DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-024-02463-w

Testo e immagini dagli Uffici Stampa dell’Università di Milano-Bicocca e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica

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Economia

Benessere socioeconomico e tutela dell’ambiente: nessun Paese al mondo li garantisce entrambi

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Benessere socioeconomico e tutela dell’ambiente: nessun Paese al mondo li garantisce entrambi; lo studio pubblicato su Ecological Indicators il professor Tommaso Luzzati

Benessere socioeconomico e tutela dell’ambiente: nessun Paese al mondo li garantisce entrambi

Un nuovo studio dell’Università di Pisa pubblicato sulla rivista Ecological Indicators conferma che nessuna nazione rientra nella “ciambella”, la teoria che definisce lo “spazio sicuro e giusto” per l’umanità

C’è uno “spazio sicuro e giusto” per l’umanità che si definisce a partire da indicatori ambientali e socioeconomici, è la teoria economica della cosiddetta “ciambella” lanciata da Kate Raworth, studiosa delle Università di Oxford e di Cambridge. Nessun paese al mondo oggi ci starebbe dentro. Da qui è partita la scommessa di due ricercatori, Tommaso Luzzati dell’Università di Pisa e Gianluca Gucciardi dell’Università degli studi di Milano-Bicocca: cosa succederebbe se si adottassero criteri meno rigidi rispetto a quelli impiegati dagli studi esistenti? Il risultato, come mostra un articolo pubblicato sulla rivista Ecological Indicators, è che, purtroppo, non cambierebbe niente. Nessun paese si salverebbe ancora.

Lo studio di Gucciardi e Luzzati ha analizzato la performance di 81 nazioni stilando anche diverse graduatorie. Come linea generale è emerso che i paesi ricchi sforano i limiti ambientali planetari, mentre quelli poveri non riescono a garantire i livelli minimi di benessere.

“Come è normale che sia, specie per le classifiche, le cose non sono mai bianche o nere, ciò premesso – dice Luzzati – abbiamo trovato che 26 paesi rispettano i parametri socioeconomici. Ai primi posti, come immaginabile, ci sono i paesi scandinavi, ma anche Belgio e Svizzera. L‘Italia raggiunge la “sufficienza” e si colloca al 19mo posto, superando fra le più grandi nazioni europee solo Portogallo, Spagna e Ungheria”.

“Per quanto riguarda gli indicatori ambientali – continua Luzzatti – rispettano i parametri 31 paesi del sud globale, tra cui Malawi, Bangladesh, Tajikistan, Nigeria e Mozambico. Infine, non stanno nella ciambella ma si avvicinano ad essa diversi paesi del Centro e Sud America, quali Messico, Costa Rica, Panama, Ecuador, Colombia, Perù e Cile, in Europa Croazia e Bulgaria e in Asia Cina e Thailandia”.

In totale, lo studio ha preso in considerazione 6 indicatori ambientali (emissioni di CO2, fosforo, azoto, uso del suolo, impronta ecologica e impronta materiale, ovvero il peso complessivo di tutti i materiali  estratti dall’ambiente per sostenere la crescita economica) e 11 indicatori socioeconomici (soddisfazione nella vita, aspettativa di vita sana, alimentazione,  servizi igienico-sanitari, reddito, accesso all’energia, istruzione, sostegno sociale, qualità della democrazia, uguaglianza, occupazione).

“Abbiamo affrontato la questione costruendo due serie separate di indicatori compositi per le dimensioni sociale e ambientale – conclude Luzzati – ma anche con criteri meno rigorosi, nessun paese attualmente si salverebbe, il che indica ancora un divario sostanziale da colmare sia nelle politiche sociali che ambientali”.

Tommaso Luzzati è professore Economia politica al Dipartimento di Economia e Management e fa parte del REMARC Responsible Management Research Center dell’Ateneo pisano.

il professor Tommaso Luzzati
Benessere socioeconomico e tutela dell’ambiente: nessun Paese al mondo li garantisce entrambi; lo studio pubblicato su Ecological Indicators. In foto, il professor Tommaso Luzzati

Link all’articolo scientifico: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1470160X24013219

 

Testo e foto dall’Ufficio stampa dell’Università di Pisa.

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Astronomia

La nuova infrastruttura astronomica Wide Field Spectroscopic Telescope (WST)

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Il Wide Field Spectroscopic Telescope (WST) verrà utilizzato per affrontare molte questioni aperte nell'astrofisica moderna: dalla formazione delle strutture su larga scala nell'universo primordiale, all'interazione delle galassie nella rete cosmica, dalla formazione della nostra stessa Galassia, fino all'evoluzione delle stelle e alla formazione di pianeti intorno a esse. Crediti: WST/V.Springel, Max-Planck-Institut für Astrophysik/ESO

L’UNIONE EUROPEA FINANZIA LO STUDIO CONCETTUALE DELLA NUOVA INFRASTRUTTURA ASTRONOMICA DA TERRA WIDE FIELD SPECTROSCOPIC TELESCOPE – WST

È stato firmato lo scorso 4 novembre il contratto per il finanziamento dello studio concettuale di un nuovo telescopio, il Wide Field Spectroscopic Telescope (in breve WST), che potrebbe diventare operativo in Cile dopo il 2040.  Il consorzio internazionale che ha ottenuto il finanziamento, proporrà WST come progetto candidato a diventare la prossima infrastruttura osservativa dello European Southern Observatory (ESO) dopo il completamento dello Extremely Large Telescope (ELT), attualmente in costruzione nelle Ande Cilene.

Link: https://www.wstelescope.com/

Rendering del progetto WST. Crediti: G.Gausachs/WST
Rendering del progetto WST. Crediti: G.Gausachs/WST

L’innovativo progetto WST per realizzare un telescopio interamente dedicato a survey – campagne osservative estese – spettroscopiche di tutti i tipi di oggetti celesti, dalle galassie più lontane, agli asteroidi e comete del nostro Sistema Solare, è stato selezionato nell’ambito del Programma Quadro Horizon Europe dell’Unione Europea con un bando competitivo destinato alle infrastrutture di ricerca. Il consorzio internazionale alla guida del progetto WST ha ottenuto tre milioni di euro da utilizzare nei prossimi tre anni – durante il triennio 2025-2027 – per completare uno studio concettuale dettagliato del nuovo telescopio.

Il consorzio internazionale vede la partecipazione di diciannove istituti di ricerca in Europa e in Australia, con un team scientifico composto da oltre seicento membri provenienti da trentadue Paesi di tutti e cinque i continenti. Alla guida del consorzio Roland Bacon del Centro Nazionale della Ricerca Scientifica (Centre National de la Recherche Scientifique – CNRS, Francia) e Sofia Randich dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), supportati da un Project Office e da uno Steering Commitee del quale fanno parte rappresentanti di tutti gli istituti coinvolti. L’Italia partecipa, oltre che con l’INAF, anche con l’Università di Bologna. Nutrito è il coinvolgimento di ricercatori e ricercatrici del nostro Paese in ruoli chiave e di responsabilità in WST, sia sugli aspetti scientifici che tecnologici.

WST promette di rispondere a una necessità individuata dalla comunità scientifica internazionale: un telescopio della classe dei 10 metri, con ampio campo visivo,  dedicato in modo esclusivo all’acquisizione di spettri delle sorgenti celesti. La necessità di avere a disposizione questo tipo di struttura osservativa compare esplicitamente in molti piani scientifici strategici internazionali che individuano i punti chiave della ricerca astrofisica della prossima decade, tra cui lo European Astronet Roadmap 2023.

Infatti, nonostante siano in fase di costruzione telescopi da terra con specchi principali di 30-40 metri, non esiste un telescopio fra quelli esistenti, in via di sviluppo, o proposti che presenti le stesse caratteristiche di WST e che lo rende un unicum: l’attuale disegno prevede infatti uno specchio principale del diametro di 12 metri, il funzionamento simultaneo di uno spettrografo multi-oggetto (MOS) in grado di osservare su un ampio campo visivo (tre gradi quadrati, quanto la superficie apparente di 12 lune piene) e altissime capacità di “multiplex” (20.000 fibre), insieme a uno spettrografo a campo integrale panoramico (IFS) che copre una superficie apparente di cielo di 9 minuti d’arco quadrati.

“Queste specifiche sono molto ambiziose e collocano il progetto WST al di sopra delle infrastrutture osservative da terra esistenti e in fase di programmazione. In soli cinque anni di attività, il MOS permetterebbe di ottenere spettri di 250 milioni di galassie e 25 milioni di stelle a bassa risoluzione spettrale e più 2 milioni di stelle ad alta risoluzione, mentre l’IFS fornirebbe 4 miliardi di spettri, grazie ai quali  i ricercatori potranno ottenere una caratterizzazione completa delle sorgenti. Per mettere questi numeri in contesto, sarebbero necessari 43 anni per ottenere gli stessi 4 miliardi di spettri utilizzando la IFS disponibile sul telescopio VLT dell’ESO oppure 375 anni dello strumento 4MOST che sta per diventare operativo, per osservare i 250 milioni di galassie, raggiungendo la stessa ‘profondità’ ”, dice Roland Bacon.

“Il Wide Field Spectroscopic Telescope produrrà scienza di punta e trasformativa, e permetterà di affrontare temi e domande scientifiche rilevanti riguardanti la cosmologia; la formazione, l’evoluzione, arricchimento chimico delle galassie (inclusa la Via Lattea); l’origine di stelle e pianeti; l’astrofisica che studia eventi transienti o variabili nel tempo; l’astrofisica-multimessaggera”, aggiunge Sofia Randich.

Il Wide Field Spectroscopic Telescope (WST) verrà utilizzato per affrontare molte questioni aperte nell'astrofisica moderna: dalla formazione delle strutture su larga scala nell'universo primordiale, all'interazione delle galassie nella rete cosmica, dalla formazione della nostra stessa Galassia, fino all'evoluzione delle stelle e alla formazione di pianeti intorno a esse. Crediti: WST/V.Springel, Max-Planck-Institut für Astrophysik/ESO
Il Wide Field Spectroscopic Telescope (WST) verrà utilizzato per affrontare molte questioni aperte nell’astrofisica moderna: dalla formazione delle strutture su larga scala nell’universo primordiale, all’interazione delle galassie nella rete cosmica, dalla formazione della nostra stessa Galassia, fino all’evoluzione delle stelle e alla formazione di pianeti intorno a esse. Crediti: WST/V.Springel, Max-Planck-Institut für Astrophysik/ESO

Lo studio concettuale finanziato grazie ai fondi del programma Horizon Europe affronterà tutti gli aspetti rilevanti necessari per avere un quadro completo: il disegno del telescopio e degli strumenti che verranno installati a bordo, l’individuazione del sito in Cile dove collocare il telescopio stesso, l’ulteriore definizione dei casi scientifici, la predisposizione di un “survey plan” insieme allo sviluppo di un modello operativo per il telescopio, schemi e idee innovative per l’analisi dei dati acquisiti, con lo scopo di massimizzare il ritorno scientifico.

Lo studio concettuale presterà particolare attenzione alla sostenibilità ambientale.  L’impatto ambientale sarà infatti uno dei criteri che guiderà le scelte tecnologiche e si svilupperanno soluzioni che permetteranno di mitigare le principali fonti di emissione di anidride carbonica. L’impatto ambientale previsto sia in fase di costruzione, che in fase di operatività di WST sarà documentato in dettaglio alla fine dello studio.

Nel futuro prossimo, l’ESO aprirà una call for ideas per valutare i progetti più innovativi e promettenti dal punto di vista scientifico su cui investire dopo la realizzazione di Elt, la cui prima luce è prevista nel 2028. Se approvato, il WST diventerebbe la prossima grande infrastruttura dell’ESO, con il potenziale per affrontare questioni astrofisiche dal carattere rivoluzionario dal 2040 in poi.

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF

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Astronomia

Cinquina di galassie per il VST

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Immagine della galassia a spirale IC 5332, che si trova a circa 30 milioni di anni luce da noi, ripresa dal telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) gestito dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) presso l’Osservatorio ESO di Paranal, in Cile. Crediti: INAF/VST-SMASH/C. Tortora et al. (2024)

CINQUINA DI GALASSIE PER IL VST

Cinque straordinarie galassie nelle nuove, dettagliatissime immagini realizzate dal VST, il telescopio italiano gestito dall’Istituto Nazionale di Astrofisica presso l’Osservatorio ESO di Paranal, in Cile

L’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) rilascia oggi le immagini di cinque galassie dell’universo locale, riprese con il telescopio italiano VST (VLT Survey Telescope) gestito da INAF in Cile. Le nuove immagini mostrano queste iconiche galassie nei minimi dettagli, immortalandone la forma, i colori e la distribuzione delle stelle fino a grandi distanze dal centro. Due di esse, la galassia irregolare NGC 3109 e la irregolare nana Sestante A, si trovano ai confini del cosiddetto Gruppo Locale, di cui fa parte anche la nostra galassia, la Via Lattea, e si trovano a circa quattro milioni di anni luce da noi. Altre due galassie, la splendida galassia a spirale nota come Girandola del Sud (ma anche NGC 5236 o M 83) e la irregolare NGC 5253, si trovano, rispettivamente, a circa quindici e undici milioni di anni luce dalla nostra, mentre la quinta e più lontana, la galassia a spirale IC 5332, dista circa trenta milioni di anni luce.

Le osservazioni sono state realizzate in tre filtri, o colori, nell’ambito della survey VST-SMASH (VST Survey of Mass Assembly and Structural Hierarchy), un progetto guidato da Crescenzo Tortora, ricercatore dell’INAF a Napoli, per comprendere i meccanismi che portano alla formazione delle tante e diverse galassie che popolano il cosmo. Le cinque galassie di cui oggi vengono diffuse le immagini sono parte di un campione di 27 galassie che il team sta studiando con il VST, telescopio dotato di uno specchio dal diametro di 2,6 metri, costruito in Italia e ospitato dal 2012 presso l’Osservatorio ESO di Cerro Paranal, in Cile. Queste galassie sono state selezionate accuratamente nella porzione di cielo che, nel corso dei prossimi anni, sarà osservata anche dal satellite Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) per fornire una controparte ottica più dettagliata (fino a lunghezze d’onda corrispondenti al colore blu) ai dati spaziali raccolti dallo strumento VIS (a lunghezze d’onda corrispondenti al colore rosso) e dallo strumento NISP nel vicino infrarosso. Il gruppo ha presentato la survey in un articolo pubblicato sulla rivista The Messenger dell’ESO.

“Cerchiamo di capire come si formano le galassie, in funzione della loro massa e del loro tipo morfologico. Questo significa chiedersi come si formano le stelle in situ, all’interno delle galassie, ma anche come vengono accumulate (ex situ) attraverso processi di merging, cioè di fusione, con altre galassie” spiega Tortora, alla guida di un team internazionale che coinvolge molti ricercatori e ricercatrici di svariate sedi INAF. “Per fare questo, dobbiamo tracciare i colori di queste galassie fino alle regioni periferiche, per poter investigare la presenza di strutture molto deboli appartenenti a queste galassie, e popolazioni di galassie poco brillanti che vi orbitano attorno. Questo è utile per poter tracciare i residui delle interazioni galattiche, e quindi vincolare il processo gerarchico della formazione delle strutture cosmiche”.

L’analisi dei dati raccolti è ancora all’inizio, ma le osservazioni si sono già dimostrate efficaci, permettendo al team di esaminare le galassie fino a brillanze superficiali molto basse, che fino a qualche anno fa erano difficili da osservare. Il telescopio VST, grazie al suo grande campo di vista di un grado quadrato, pari a circa quattro volte l’area della luna piena nel cielo, è stato lo strumento fondamentale che ha permesso di realizzare queste immagini in un tempo relativamente breve – osservando il campo intorno a queste galassie, nei tre filtri, con 10 ore di osservazioni per grado quadrato. In confronto, realizzare una sola di queste immagini con il telescopio spaziale Hubble avrebbe richiesto molti puntamenti consecutivi.

“È la prima volta che tutte queste galassie vengono osservate in maniera così profonda e dettagliata, e con dati omogenei”, aggiunge Tortora. “Negli anni a venire, solo Euclid raggiungerà le nostre profondità ottiche, ma non potrà contare sulla vasta copertura nelle lunghezze ottiche del VST. Il Vera Rubin Observatory, invece, pur osservando in regioni spettrali simili alle nostre, raggiungerà profondità simili solo dopo molti anni di osservazione. Questo rende VST uno strumento che può ancora dire la sua, e dà speranze per interessanti risultati all’interno della nostra survey”, conclude.

Riferimenti bibliografici:

L’articolo “VST-SMASH: the VST survey of Mass Assembly and Structural Hierarchy”, di Crescenzo Tortora, Rossella Ragusa, Massimiliano Gatto, Marilena Spavone, Leslie Hunt, Vincenzo Ripepi, Massimo Dall’Ora, Abdurro’uf, Francesca Annibali, Maarten Baes, Francesco Michel Concetto Belfiore, Nicola Bellucco, Micol Bolzonella, Michele Cantiello, Paola Dimauro, Mathias Kluge, Federico Lelli, Nicola R. Napolitano, Achille Nucita, Mario Radovich, Roberto Scaramella, Eva Schinnerer, Vincenzo Testa e Aiswarya Unni, è stato pubblicato online sulla rivista The Messenger dell’ESO.

Testo e immagini dall’Ufficio Stampa Istituto Nazionale di Astrofisica – INAF

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