Dalla prima luce alla reionizzazione

L’epoca della reionizzazione è connessa a molte domande ancora aperte nel campo dell’astrofisica, come ad esempio quelle relative alle proprietà delle prime galassie che hanno guidato la ionizzazione del gas cosmico e alla formazione di stelle povere di metalli. Lo svelare questo processo avrà delle implicazioni molto vaste sullo studio dell’evoluzione della struttura nell’universo primordiale.

Attualmente sono in corso dei considerevoli tentativi di osservazione per comprendere i processi fisici che hanno innescato questa epoca e hanno controllato le conseguenze sulla successiva formazione della struttura. Ma il supporto fornito dalle osservazioni per gli scenari proposti è ancora molto scarso.

Gli scienziati che lavorano al progetto PROFESSOR (The sources of reionization), finanziato dall’UE, si sono dedicati a un nuovo approccio numerico per simulare il processo di reionizzazione. Le simulazioni hanno seguito l’assemblaggio di gas nelle prime galassie e la formazione delle stelle povere di metalli all’interno di esse.

Questo oggetti emettevano radiazioni ultraviolette che hanno creato delle regioni ionizzate attorno ad essi. Dopo che si era formato un numero sufficiente di fonti ionizzanti, l’idrogeno nell’universo diventò completamente ionizzato. Gli scienziati hanno utilizzato il codice del trasporto di fotoni nei coni (TRAPHIC) per simulare la propagazione della radiazione ionizzante.

TRAPHIC è stato applicato per simulazioni idrodinamiche-radiazioni che tracciano la radiazione in un’ampia gamma di scale e un grande numero di fonti ionizzanti. Le simulazioni sono state effettuate sul supercomputer Supermuc al Leibniz Rechenzentrum di Garching.

La realizzazione di alcune delle più ampie e dettagliate simulazioni della reionizzazione finora effettuate ha rivelato dei processi fisici chiave che hanno influito sulla formazione delle galassie e sull’evoluzione della reionizzazione. Ci si aspetta che i risultati del progetto PROFESSOR contribuiscano alla progettazione delle future campagne di osservazione e all’interpretazione dei dati raccolti.