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Il primo miliardo di anni dell'Universo

In un tempo cosmico relativamente breve, l'intero Universo, da un singolo punto nello spazio, si è evoluto in un sistema di stelle e galassie. I modelli hanno ora consentito per la prima volta la descrizione di alcuni di quegli eventi.
Il primo miliardo di anni dell'Universo
Per Big Bang s'intende quell'espansione rapida e violenta che ha segnato la nascita del nostro Universo. Con il progetto GALAXIES BIRTH ("The birth of the first stars and galaxies"), finanziato dall'UE, gli scienziati hanno ora sviluppato modelli di simulazione senza precedenti e ad alta risoluzione del primo miliardo di anni di quella espansione (First Billion Years Simulations - Simulazioni del primo miliardo di anni).

L'obiettivo principale era verificare la teoria dell'esistenza della popolazione stellare III (POP III), le prime ipotetiche stelle composte interamente da gas primordiale, contenente in prevalenza idrogeno ed elio. Le popolazioni stellari II (POP II) presentano ulteriori elementi, sebbene in proporzioni ridotte, laddove le popolazioni stellari I (POP I) hanno elementi diversi dall'idrogeno e dall'elio in alte proporzioni.

La creazione delle stelle può essere studiata attraverso le molecole originarie e gli ioni dell'Universo. Il gas ionizzato qual era l'Universo nei suoi primi 300 000 anni ha lasciato il posto al mezzo intergalattico neutro (IGM) presente fino a circa 500 milioni di anni dopo il Big Bang. Dopo di ciò ci fu un periodo di reionizzazione, che durò circa un miliardo di anni successivamente al Bing Bang, durante il quale emersero le prime stelle e galassie, verosimilmente ionizzando l'idrogeno neutrale presente nell'IGM.

Gli scienziati di GALAXIES BIRTH si sono serviti dei modelli ad altissima definizione dell'idrodinamica a particelle lisce (SPH). I risultati del progetto sono i primi che calcolano con coerenza interna la frazione di reionizzazione dell'idrogeno durante il periodo di reionizzazione: una pietra miliare nella storia dell'Universo correlata alla nascita delle prime fonti di luce. Sono anche i primi a dimostrare la natura autoregolatrice della formazione stellare e, in particolare, il ruolo dell'abbondanza di idrogeno molecolare su di essa. Si sono ottenute importanti conoscenze sulla formazione delle stelle nel passaggio da POP II a POP III, sulla formazione di buchi neri massicci "a seme" e di materia oscura.

I modelli del progetto hanno dato alla luce le prime descrizioni assolute del primo miliardo di anni dell'Universo. Una migliore comprensione della formazione delle prime strutture galattiche indirizzerà le previsioni e le osservazioni per future missioni satellitari spaziali, al fine di garantire che il tempo nello spazio sia ben utilizzato.

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