Scoperto il quasar più antico dell'universo

E' il quasar più distante scoperto e getta nuova luce sui buchi neri. E' nato appena 670 milioni di anni dopo il Big Bang

©NOIRLab / NSF / AURA / J. da Silva

E’ il quasar più distante scoperto. Un oggetto misterioso che getta nuova luce sui buchi neri. Nato appena 670 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo era ancora agli albori, è stato alimentato dal primo buco nero supermassiccio conosciuto e fornisce nuove informazioni sulla formazione delle enormi galassie nell’universo primordiale.

Un team di astronomi guidato dall’Università dell’Arizona ha osservato il quasar più lontano e di conseguenza più antico mai avvistato finora. La sua scoperta ha fatto gioire gli scienziati. Al centro del quasar si trova un buco nero 1,6 miliardi più massiccio del Sole, circondato da un disco di accrescimento vorticoso e surriscaldato.

Un vero e proprio mostro cosmico risalente a epoche remote, quando l’universo aveva solo il 5% della sua età attuale. Oltre ad essere il quasar più distante – e per estensione, il più antico – conosciuto, l’oggetto è il primo del suo genere a mostrare la prova di un vento in uscita di gas surriscaldato che fuoriesce dai dintorni del buco nero a un quinto del velocità della luce. Le nuove osservazioni mostrano anche un’intensa attività di formazione stellare nella galassia ospite dove si trova il quasar, ribattezzato J0313-1806.

I risultati dello studio sono stati presentati per la pubblicazione su Astrophysical Journal Letters durante una conferenza stampa in occasione del 237 ° incontro della American Astronomical Society, tenutosi dall’11 al 15 gennaio.

Si pensa che i quasar derivino da buchi neri supermassicci che divorano la materia circostante, come il gas o persino intere stelle, dando luogo a un vortice di materia surriscaldata noto come disco di accrescimento che si muove attorno al buco nero. A causa delle enormi energie coinvolte, i quasar sono tra le sorgenti più luminose nel cosmo, spesso eclissando le loro galassie ospiti.

Sebbene J0313-1806 sia solo 20 milioni di anni luce più lontano del precedente detentore del record, scoperto 3 anni fa, esso ha una marcia in più: contiene un buco nero supermassiccio due volte più pesante. Si tratta di un progresso significativo per la cosmologia perché può aiutare a comprendere com ei siano formati i buchi neri nell’universo primordiale.

“Questa è la prima prova di come un buco nero supermassiccio stia influenzando la galassia che lo ospita intorno”, ha detto l’autore principale dell’articolo Feige Wang dello Steward Observatory dell’UArizona. “Dalle osservazioni di galassie meno distanti, sappiamo che questo deve accadere, ma non l’abbiamo mai visto accadere così presto nell’universo”.

I quasar rappresentano una sfida per gli scienziati. Una spiegazione comunemente accettata della formazione di un buco nero implica che una stella esploda come una supernova alla fine della sua vita e collassi in un buco nero. Quando questi buchi neri si fondono nel tempo, possono – teoricamente – trasformarsi in buchi neri supermassicci. Dall’altra parte ci sono i quasar nell’universo primordiale che aprono nuove ipotesi escludendo i modelli finora considerati.

Il Quasar J0313-1806 vanta un buco nero troppo massiccio per essere spiegato secondo le ipotesi precedenti- Il team ha calcolato che se il buco nero al suo centro si fosse formato già 100 milioni di anni dopo il Big Bang e fosse cresciuto il più velocemente possibile, avrebbe comunque dovuto avere almeno 10.000 masse solari per nascere.

“Questo ti dice che, qualunque cosa tu faccia, il seme di questo buco nero deve essersi formato da un meccanismo diverso”, ha detto il coautore Xiaohui Fan, del Dipartimento di Astronomia dell’UArizona . “In questo caso, coinvolge grandi quantità di gas idrogeno freddo primordiale che collassa direttamente in un buco nero”.

Poiché questo meccanismo non richiede stelle come materia prima, è l’unico che consentirebbe al buco nero supermassiccio del quasar J0313-1806 di crescere fino a 1,6 miliardi di masse solari in un momento così precoce nell’universo. Questo è ciò che rende il nuovo quasar record così prezioso, ha spiegato Fan.

Il quasar inoltre sembra offrire uno sguardo unico e davvero rarissimo sulla vita di una galassia quando l’universo era ancora “bambino”. Secondo gli attuali modelli di evoluzione della galassia, i buchi neri supermassicci che crescono al loro centro potrebbero essere la ragione principale per cui esse alla fine smettono di creare nuove stelle. Agendo come una fiamma ossidrica di proporzioni cosmiche, i quasar fanno esplodere l’ambiente circostante in modo feroce, eliminando efficacemente dalla galassia ospite gran parte del gas freddo che funge da materia prima da cui si formano le stelle.

“Pensiamo che quei buchi neri supermassicci siano stati il motivo per cui molte delle grandi galassie abbiano smesso di formare stelle ad un certo punto”, ha detto Fan.

I ricercatori sperano di scoprire più segreti sul quasar con osservazioni future, in particolare con il James Webb Space Telescope della NASA, il cui lancio è previsto nel corso di quest’anno.

“Con i telescopi terrestri, possiamo vedere solo una sorgente puntiforme”, ha detto Wang. “Le osservazioni future potrebbero rendere possibile la risoluzione del quasar in modo più dettagliato, mostrare la struttura del suo deflusso e fino a che punto si estende il vento nella sua galassia, e questo ci darebbe un’idea migliore del suo stadio evolutivo”.

Fonti di riferimento: Università dell’Arizona Tucson, Astrophysical Journal Letters

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