Gli astronomi hanno scoperto la più lontana e antica fonte di emissioni radio nell’universo conosciuto. Quella sorgente è uno dei più potenti acceleratori di particelle dell’universo: un quasar a 13 miliardi di anni luce dalla Terra che emette getti di particelle quasi alla velocità della luce.
I Quasar sono tra gli oggetti più antichi, distanti, massicci e luminosi dell’universo. Costituiscono i nuclei delle galassie in cui un buco nero supermassiccio che gira rapidamente si tuffa su tutta la materia che non è in grado di sfuggire alla sua presa gravitazionale. Mentre il buco nero sta divorando questa materia, sta anche facendo esplodere un’enorme quantità di radiazioni che collettivamente possono essere più di un trilione di volte più luminose delle stelle più luminose, rendendo i quasar gli oggetti più brillanti nell’universo osservabile.
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“anche se questi oggetti sono così luminosi, possono essere osservati molto lontano”, ha detto Chiara Mazzucchelli, che ha guidato la scoperta insieme a Eduardo Bañados, Live Science. “Quando galassie come la Via Lattea sono troppo deboli per essere rilevate e studiate a queste distanze, possiamo usare questi quasar molto luminosi per studiare quando l’universo era molto giovane. Stiamo parlando di un tempo in cui si formarono le prime stelle e galassie.”
Questo quasar in particolare, chiamato P172+18, è una reliquia di circa 780 milioni di anni dopo il Big Bang e rivela indizi su una delle prime ages dell’universo — l’epoca della reionizzazione. All’inizio di questo periodo, l’universo era oscurato da una nube per lo più uniforme di gas idrogeno. Gli scienziati si riferiscono a questo tempo come l’età oscura dell’universo, perché la maggior parte della luce emessa è stata rapidamente assorbita dal gas caricato in modo neutro. Alla fine, la gravità fece collassare il gas primordiale nelle prime stelle e quasar, che iniziarono a riscaldare e ionizzare i gas circostanti, permettendo alla luce di passare attraverso.
Mazzucchelli, astronomo presso l’European Southern Observatory in Cile, e Bañados, astronomo presso il Max Planck Institute for Astronomy in Germania, avvistarono per la prima volta il quasar usando i telescopi Magellani dell’Osservatorio di Las Campanas in Cile. Hanno osservato la firma radio rivelatrice lasciata da potenti getti di particelle che eruttano dall’alto e dal basso del buco nero. Le particelle superspeedy emettono un’enorme quantità di onde radio. Gli scienziati chiamano questi quasar “radio-forti” e credono che i loro getti di particelle accelerate, che si vedono solo in circa il 10% dei quasar, svolgano un ruolo fondamentale nell’evoluzione delle prime galassie.
Ulteriori osservazioni da telescopi, tra cui l’Osservatorio Keck alle Hawaii e il Very Large Telescope in Cile, hanno mostrato che P172+18 è quasi 300 milioni di volte più massiccio del sole ed è tra i quasar in più rapida crescita mai scoperti. Il problema è che gli scienziati non sanno come un buco nero sia diventato così massiccio così presto nell’universo. I getti radio potrebbero essere una spiegazione.
“Gli studi teorici dicono che la presenza di getti radio può aumentare la velocità di cui il buco nero mangia la materia, il che significa che possono consentire a un buco nero di crescere molto più velocemente e potrebbe spiegare perché sono così massicci così presto”, ha detto Mazzucchelli. “Allo stesso tempo, i getti radio possono anche influenzare la galassia che circonda il quasar influenzando il modo in cui si formano le stelle.”
Tuttavia, la frenesia alimentare del buco nero potrebbe non essere durata a lungo. Quando gli astronomi confrontarono le loro osservazioni più recenti con un’indagine del cielo effettuata più di due decenni prima, scoprirono che il quasar aveva perso metà della sua luminosità, segnalando che il quasar stava forse raggiungendo le ultime fasi della sua vita.
Fari al buio
Mazzucchelli descrisse i quasar come torce lontane che illuminano uno specifico tempo e spazio nella storia dell’universo. Ogni nuovo quasar scoperto rivela un’altra patch nella timeline tra il Big Bang e l’universo che vediamo oggi. Spera che il team di ricerca troverà molti altri quasar nelle vicinanze in futuro.
Infatti, non molto tempo dopo la loro scoperta di P172+18, gli astronomi trovarono un secondo faro di onde radio nelle vicinanze. Se ulteriori osservazioni confermano che questa sorgente radio compagna si trova alla stessa distanza del quasar, potrebbe essere la coppia più lontana di galassie attive mai scoperta. I ricercatori sperano che telescopi come il James Webb Space Telescope della NASA saranno in grado di determinare la distanza esatta della sorgente radio.
I risultati dei ricercatori saranno pubblicati in un prossimo numero di The Astrophysical Journal.
Originariamente pubblicato su Live Science.