La luce ultravioletta delle prime galassie potrebbe non essere fuggita facilmente nello spazio: i venti prodotti dalle stelle, in alcuni casi, avrebbero schermato la radiazione.
La nebbia che avvolse l’Universo giovane
Dopo il Big Bang, l’Universo si raffreddò abbastanza da permettere a protoni ed elettroni di unirsi formando atomi neutri di idrogeno. Questo gas riempiva lo spazio e assorbiva gran parte della radiazione ultravioletta, rendendo il cosmo primordiale opaco alla luce di determinate frequenze.
La situazione cambiò durante la reionizzazione cosmica, un periodo iniziato probabilmente alcune centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang e completato entro circa un miliardo di anni. La radiazione emessa dalle prime stelle e dalle giovani galassie strappò nuovamente gli elettroni agli atomi di idrogeno. Lo spazio divenne progressivamente più trasparente.
Il punto ancora discusso è capire quanta radiazione riuscisse davvero a uscire dalle galassie. Le stelle giovani sono sorgenti efficienti di fotoni ultravioletti, ma questi fotoni devono attraversare nubi di gas e polvere prima di raggiungere lo spazio intergalattico.
Perché i venti stellari complicano il quadro
Le esplosioni di supernova e la radiazione delle stelle massicce possono generare venti galattici: flussi di gas caldo che si muovono a velocità elevate rispetto alle regioni circostanti. Per molto tempo si è ipotizzato che questi flussi potessero scavare canali nel gas, favorendo la fuga dei fotoni ultravioletti.
Il meccanismo, però, non è necessariamente unidirezionale. Un vento può spingere il gas lontano dalle aree di formazione stellare, ma può anche comprimere materiale più freddo in gusci densi. Queste strutture diventano assorbitori efficaci della radiazione. In altre parole, un’esplosione energetica può aprire una via in una direzione e chiuderla in un’altra.
Le osservazioni attribuite al telescopio spaziale Hubble si inseriscono proprio in questo problema. L’immagine di una galassia lontana non mostra soltanto la distribuzione delle stelle: combinata con l’analisi spettroscopica, può fornire indizi sulla quantità di gas presente e sulla radiazione che riesce a oltrepassarlo.
Una conclusione da leggere con cautela
Dire che i venti stellari “bloccano” la radiazione sarebbe tuttavia troppo semplicistico. La fuga dei fotoni dipende dalla geometria della galassia, dalla densità del gas, dalla presenza di polvere, dalla frequenza delle supernovae e dall’età delle popolazioni stellari.
Una galassia può attraversare fasi molto diverse nel giro di pochi milioni di anni. Subito dopo una serie di esplosioni stellari, il gas può essere riscaldato e spinto verso l’esterno; successivamente, parte del materiale può ricadere e ricostituire una barriera. Anche la direzione di osservazione conta: ciò che appare opaco lungo una linea di vista può risultare relativamente trasparente lungo un’altra.
Per questo gli astronomi parlano di frazione di fuga, cioè della percentuale di fotoni ionizzanti che abbandona una galassia. Il valore non è una costante universale: può cambiare da un oggetto all’altro e nel tempo. Le misure dirette sono inoltre difficili, perché l’Universo interposto assorbe proprio una parte della radiazione che si vorrebbe osservare.
