Astrochimica: il radiotelescopio ALMA inizia il suo studio sulle galassie

Il più complesso osservatorio astronomico a terra, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), è stato inaugurato ufficialmente  nell' ottobre 2011 sull'altopiano di Chajnantor, a 5000 metri di altitudine, nel nord del Cile, frutto di un'ampia collaborazione internazionale tra Europa, tramite l'ESO, il Nord America e il Giappone. Al progetto ha partecipato direttamente l'Italia sia per la parte scientifica sia per quella industriale.

“La “M” di ALMA sta per onde millimetriche/submillimetriche, perché ALMA osserva il cosmo in questa parte dello spettro elettromagnetico, con lunghezze d'onda molto più ampie rispetto a quelle del visibile”, ha spiegato Alison Peck, astonomo dell'NRAO che ha partecipato alla fase progettuale dell'osservatorio. “In questa parte dello spettro possiamo osservare la formazione planetaria, studiare l'astrochimica e rivelare la radiazione emessa dalle più distanti galassie, quelle che si formarono nelle fasi primordiali dell'universo”.

Negli ultimi mesi, il gruppo di astronomi di ALMA è stato impegnato nella preparazione della prima serie di osservazioni scientifiche, note come Early Science. Uno dei risultati dei testi è la prima immagine ottenuta dal telescopio. con solo 12 antenne, che ritrae le galassie delle Antenne, una coppia di galassie che collidono con forme drasticamente distorte. Le immagini mostrano qualcosa che non può essere visto nel visibile: nubi di gas denso da cui si formeranno nuove stelle.

Qual è la chimica dell’Universo? Per rispondere a questa domanda, gli astronomi stanno tentando di sfruttare le potenti capacità esplorative del radiotelescopio ALMA e le nuove tecniche di laboratorio. Questo nuovo metodo d’indagine è stato applicato di recente da un gruppo di ricercatori che hanno analizzato il gas diffuso nelle regioni di formazione stellare della nebulosa di Orione. I ricercatori hanno ampiamente migliorato il processo di identificazione delle “impronte digitali chimiche”, per così dire, aprendo così la strada a nuovi studi che finora erano stati impossibili o proibitivi. “Grazie ad ALMA, abbiamo mostrato come sia possibile fare l’analisi chimica di quelle regioni di formazione stellare che è stata molto limitata nel passato” dichiara Anthony Remijan del National Radio Astronomy Observatory (NRAO). L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array è attualmente in fase di costruzione nel deserto settentrionale di Atacama nel Cile. Quando sarà completato, nel 2013, le sue 66 antenne caratterizzate da una elevata precisione ed una elettronica estremamente avanzata permetteranno di esplorare l’Universo senza precedenti ed in particolare tra le lunghezze d’onda radio più lunghe e l’infrarosso. A queste lunghezze d’onda, è possibile rivelare determinate composti chimici. Di fatto, più di 170 molecole, incluse quelle organiche come i composti dello zucchero, sono già stati scoperti nello spazio. Questi elementi chimici, precursori della vita, sono presenti principalmente nelle gigantesche nubi di gas e polveri tipiche delle regioni di formazione stellare. Le molecole hanno particolari proprietà fisiche, cioè ruotano e vibrano, e ogni volta che esse modificano il loro stato fisico emettono dei segnali caratteristici che possono essere rivelati come onde radio a determinate lunghezze d’onda. L’analisi del loro spettro permette di identificarle grazie alla presenza delle diverse righe di emissione ognuna delle quali corrisponde ad una particolare lunghezza d’onda o frequenza. Ma fare ciò richiede molto tempo e non sempre si riesce ad ottenere l’informazione desiderata, senza considerare il fatto che le molecole possono cambiare le loro proprietà al variare della temperatura. Oggi, però, esiste la possibilità di analizzare simultaneamente un insieme più grande di lunghezze d’onda, confrontando i dati di ALMA con i modelli delle varie righe spettrali anche in funzione delle diverse temperature. “Il confronto è stato impressionante” spiega Sarah Fortman della Ohio State University. “Le righe spettrali rimaste sconosciute per diversi anni sono state immediatamente identificate permettendoci di verificare l’esistenza di determinate molecole e quindi tutti gli spettri più complessi che sono presenti nella nostra Galassia”. Nel passato, le tante righe spettrali non identificate rendevano l’analisi molto complicata. Oggi, invece, queste molecole non solo ci danno informazioni vitali sulla chimica di queste enormi nubi di gas ma ci dicono anche quali sono le loro condizioni fisico-chimiche. Insomma, si tratta di una nuova era nel campo dell’astrochimica perché questi metodi innovativi d’indagine astronomica stanno rivoluzionando la nostra comprensione sulle affascinanti regioni di formazione stellare.

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