L’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma). Crediti: Sergio Otarola, Alma (Eso, Naoj, Nrao)
I quasar sono le sorgenti energetiche più luminose e distanti dell’universo. La loro luce viene prodotta quando del materiale galattico, come gas o anche intere stelle, collassa all’interno del buco nero supermassiccio al centro di una galassia. Tale materia si raccoglie in un disco di accrescimento intorno al buco nero, raggiungendo temperature fino a qualche centinaio di migliaia di gradi prima di cadere infine nel buco nero stesso. Un gruppo di ricercatori guidati dall’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) ha di recente studiato nel dettaglio le caratteristiche e le proprietà della polvere nella galassia ospite del quasar monstre J0100+2802 – un oggetto a redshift 6.3, un’epoca a meno di 900 milioni di anni dal big bang – utilizzando le antenne cilene di Alma in banda 9, ovvero ad altissima frequenza (circa 650 GHz). È il quasar più luminoso e con il buco nero più massiccio ad alto redshift che sia stato avvistato finora: brillante quanto 420mila miliardi di soli, è alimentato da un buco nero di ben 12 miliardi di masse solari. Lo studio è stato pubblicato ieri su The Astrophysical Journal Letters e coinvolge un folto gruppo di università e istituti di ricerca in tutto il mondo.
«In generale il nostro team si occupa dello studio di quasar ad alto redshift (nell’universo lontano nello spazio e nel tempo)», dice Roberta Tripodi, dottoranda all’Inaf e all’Università di Trieste e prima autrice dell’articolo, «utilizzando Alma, l’Atacama Large Millimeter and submillimeter Array. I quasar sono nuclei galattici attivi (Agn) estremamente luminosi, alimentati da buchi neri supermassicci in accrescimento che risiedono al centro delle galassie, ed esistevano già all’epoca della reionizzazione, quando l’universo aveva solo 0.5-1 miliardo di anni».
Rappresentazione artistica di un quasar. Crediti: Eso/ M. Kornmesser
Il team è riuscito a determinare in dettaglio le proprietà della polvere relativa a J0100, scoperto nel 2015, nello specifico la temperatura, la massa e l’emissività. «Queste quantità sono strettamente connesse al tasso di formazione stellare», continua Tripodi, «quindi indispensabili per comprendere l’evoluzione della galassia. La nuova osservazione di J0100+2802 ad alta frequenza con Alma ha reso finalmente possibile la determinazione di queste proprietà con estrema precisione».
Per la prima volta le antenne di Alma, sull’altopiano di Chajnantor nelle Ande cilene, sono state utilizzate in modo esclusivo per ottenere risultati così accurati su quasar ad alto redshift. In precedenza osservazioni in banda 9 non erano mai state effettuate per condurre studi del genere. «Il nostro lavoro ha chiaramente evidenziato il ruolo cruciale della banda 9 di Alma nel determinare le proprietà delle prime galassie. Inoltre, si sono ottenute informazioni ragguardevoli sullo stato evolutivo della galassia ospite di J0100+2802 che non erano note in precedenza», aggiunge Tripodi. «È stato anche possibile valutare per la prima volta lo scenario evolutivo che caratterizza questo oggetto: nello specifico, abbiamo trovato che il buco nero domina la crescita del sistema buco nero-galassia in J0100 al tempo in cui lo osserviamo, cioè circa 900 milioni di anni dopo il big bang».
«È sorprendente riuscire a esplorare nel dettaglio le galassie ai primordi della loro evoluzione semplicemente puntando un telescopio che si trova sulla Terra. La galassia oggetto di questo studio, in particolare, ospita un buco nero la cui formazione non riusciamo ancora a spiegare. Questi tipi di sistemi sono estremi e peculiari, oggetto di punta degli studi scientifici dell’ultimo mezzo secolo. Il loro studio ci fornisce informazioni fondamentali e preziose sulla storia evolutiva delle galassie e quindi sulla nostra storia, vivendo anche noi all’interno di una galassia».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letter l’articolo “Accurate dust temperature and star formation rate in the most luminous z>6 quasar in the HYPerluminous quasars at the Epoch of ReionizatION (HYPERION) sample”, di Roberta Tripodi, Chiara Feruglio, Francisca Kemper, Francesca Civano, Tiago Costa, Martin Elvis, Manuela Bischetti, Stefano Carniani, Fabio Di Mascia, Valentina D’Odorico, Fabrizio Fiore, Simona Gallerani, Michele Ginolfi, Roberto Maiolino, Enrico Piconcelli, Rosa Valiante e Luca Zappacosta
Guarda il servizio video realizzato nel 2015 sul canale YouTube MediaInaf Tv: