Un quasar brillante per svelare l’universo primordiale

SCOPERTE – Qual è l’oggetto più brillante del cosmo primordiale? La risposta arriva dalle osservazioni del Very Long Baseline Array (VLBA), che ha scovato a 13 miliardi di anni luce dalla Terra il quasar PSO J352.4034-15.3373 (P352-15). Si tratta di un buco nero supermassivo al centro di una delle prime galassie che si sono formate nel cosmo e che si è rivelato una sorgente di onde radio incredibilmente brillante. Osservare un quasar di questo tipo è importante per gli astronomi, poiché potrebbe aiutare a svelare i processi fisici della formazione delle galassie quando l’universo aveva appena un miliardo di anni dopo il Big Bang.

I risultati dello studio hanno portato alla pubblicazione di due articoli sulla rivista The Astrophysical Journal da parte dei ricercatori guidati da Emmanuel Momjian, del National Radio Astronomy Observatory (NRAO), ed Eduardo Banados, del Canergie Institution for Science di Pasadena. I ricercatori hanno osservato le emissioni nella frequenza delle onde radio e grazie alle immagini estremamente nitide di VLBA hanno scoperto che l’oggetto si divide in tre maggiori componenti, che sono allineante su una distanza di appena 5mila anni luce.

I quasar d’altronde sono galassie nel cui nucleo si trova un buco nero supermassivo, un oggetto celeste che ha una massa milioni o miliardi di volte più grande di quella del nostro Sole. Proprio la loro massa genera un potente campo gravitazionale che attira la materia più vicina fino a formare un disco di rotazione in prossimità della “bocca” del buco nero. Il disco ruota rapidamente ed emette getti di particelle che si muovono a una velocità pari a quella della luce, generando così i brillanti getti osservati dagli astronomi.

Banados ha spiegato che non è facile individuare questo tipo di oggetti, dato che ad oggi c’è una carenza di sorgenti radio conosciute nell’universo primordiale e P352-15 si è rivelato il quasar più brillante di quell’epoca di un fattore 10 rispetto ad altri osservati. Un oggetto molto prezioso dunque per gli astronomi, perché permette di osservare il cosmo poco dopo la sua nascita e soprattutto perché potrebbe permettere di misurare le quantità di idrogeno neutro presenti  dopo la re-ionizzazione, quando cioè l’universo si è illuminato. Chris Carilli, ricercatore di NRAO e co-autore dello studio, ha spiegato:

“Osservando il quasar, osserviamo anche l’universo quando aveva meno di un miliardo di anni, cioè circa il 7 percento della sua attuale età. Si tratta di un periodo dove le prime stelle e galassie avevano avviato il processo di re-ionizzazione degli atomi di idrogeno neutro che pervadevano lo spazio intergalattico. Le future osservazioni ci permetteranno di utilizzare il quasar come una “lampada” di fondo e di misurare l’ammontare di idrogeno neutro rimasto in quel tempo”.

C’è poi un altro aspetto fondamentale nella scoperta di P352-15 che attrae la curiosità degli astronomi: la sorgente radio è divisa in tre maggiori componenti e sono due i possibili motivi. Il buco nero supermassivo potrebbe essere localizzato in una delle estremità, con gli altri due punti luminosi che sono parti di un getto. L’altra invece è che il buco nero sia localizzato nel punto centrale, mentre gli altri due punti rappresentano due getti emessi in direzioni opposte.

Osservando il quasar con telescopi nella lunghezza d’onda della luce visibile, i ricercatori ritengono che la spiegazione più plausibile per quanto osservato da VLBA sia proprio la prima. Se infatti il buco nero si trovasse nell’estremità della conformazione a tre componenti, gli astronomi avrebbero anche la possibilità di rivelare e misurare l’espansione di un intero oggetto dedicando una campagna di osservazione di alcuni anni alla sorgente, come spiegato da Momjian:

“Il quasar sarebbe in questo caso l’oggetto più distante e il candidato perfetto per misurare la velocità di un getto di questo tipo”.

Nel caso in cui le future osservazioni confermassero invece che il buco nero si trova nel mezzo e i getti sono emessi a lati e in direzioni opposte, la ridotta dimensione suggerisce che si tratta di un oggetto molto giovane oppure che sia circondato da una densa nube di gas che rallenta l’espansione dei getti stessi.

Attendendo le future osservazioni per poter definire la natura di questi tre luminosi punti che costituiscono il quasar più brillante mai scoperto nell’antico universo, gli astronomi si rivelano fiduciosi. Per Carilli, infatti, sia la sua brillantezza che la sua distanza lo rendono uno strumento unico per studiare come le prime galassie nell’universo si sono evolute e quali processi astrofisici le hanno dominate, misteri che potrebbero essere finalmente svelati.

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