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Un quasar ai margini dell'Universo osservabile brilla con la luce di 10 * trilioni* di Soli

• 2024

Una delle cose belle della luce è che viaggia a una velocità finita. Veloce, sì, ma non infinitamente veloce. Quindi, se guardiamo un oggetto che è molto lontano, lo vediamo com'era quando era più giovane.

L'Universo stesso ha solo circa 13,8 miliardi di anni - eh, 'solo' - quindi non possiamo vedere nulla più lontano di 13,8 miliardi di anni luce, la distanza percorsa dalla luce in quel momento. Ma possiamo vedere oggetti quasi così lontani. Devono essere stati molto luminosi in quel momento, perché quella terribile distanza li attenua immensamente e la maggior parte degli oggetti non può tagliarla.

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Ma a volte troviamo fari celesti in queste località remote. Non molti, ma alcuni. Ne è appena stata trovata una nuova , ed è notevole per molte ragioni. Uno è che è davvero un oggetto straordinariamente luminoso. Un altro è che è così brillante anche se era piuttosto giovane quando la sua luce l'ha lasciato. E un terzo è che anche così sarebbe invisibile se la sua luce non fosse amplificata da un trucco gravitazionale.

Concezione artistica di un buco nero con materiale che vortica intorno ad esso in un disco di accrescimento, e anche un getto di materia che esplode via da esso. Credito: NASA/JPL-Caltech

L'oggetto si chiama J043947.08+163415.7 (lo chiamerò J043 in breve), ed è un quasar . Si tratta di una sorta di galassia che emette enormi quantità di luce a causa di un buco nero supermassiccio al centro. Ogni grande galassia ne ha uno, pensiamo, inclusa la Via Lattea, ma la maggior parte è tranquilla. Tuttavia, se una situazione o un evento invia molto gas nevischio nel buco nero, si accumulerà in un disco vorticoso appena sopra il punto di non ritorno. L'attrito nel disco lo riscalderà enormemente, con il materiale che si riscalda a milioni di gradi. Il gas così caldo risplende ferocemente, rendendo i quasar una delle fonti di energia più continuamente luminose nell'intero Universo.

Erano più comuni nell'Universo primordiale; il materiale rimasto dalla formazione della galassia può cadere al centro dove attende il buco nero supermassiccio. Tuttavia, a distanze molto grandi (e quindi vedendoli quando l'Universo era giovane) non ne vediamo così tanti come ci aspettiamo. O i nostri modelli di quanto possano diventare luminosi non sono del tutto corretti (quindi quelli molto distanti sono ancora troppo deboli per essere visti), oppure il modo in cui li cerchiamo è imperfetto.

Partendo da quest'ultima ipotesi, un team di astronomi ha provato qualcosa di diverso . Di solito, i colori di un quasar lo tradiscono. Sono più luminosi in alcuni colori rispetto ad altri, quindi l'uso di filtri quando si effettuano rilevamenti di immagini del cielo può rilevarli. Tendono anche ad apparire rossi a causa di vari fenomeni (ad esempio, il materiale tra noi e loro assorbe la luce blu). Ma se c'è una galassia molto più vicina a noi che cade lungo la stessa linea di vista, può far apparire il quasar più blu, ingannando il software nel pensare che sia una galassia normale.

Usando diversi parametri per trovare quasar distanti, gli astronomi hanno esaminato i dati di vari osservatori che hanno osservato il cielo, creando immagini abbastanza profonde da trovare quasar distanti. Fu allora che trovarono J043.

Il quasar J043947.08+163415.7 (rosso) è estremamente lontano e la sua luce è stata amplificata da una galassia interposta (blu) molto più vicina alla Terra. Credito: NASA, ESA e X. Fan (Università dell'Arizona)

La distanza che hanno trovato per esso ( usando il suo redshift ) è l'incredibile cifra di 12,8 miliardi di anni luce: J043 risplendeva brillantemente meno di un miliardo di anni dopo la formazione dell'Universo stesso!

Ma questo è un problema. È troppo luminoso. Anche i quasar non dovrebbero diventare luminosi come J043. Decisero di continuare a scavare, usando Hubble per osservare l'oggetto. Ciò che trovarono improvvisamente aveva un senso: una debole macchia di una galassia estremamente vicina alla posizione di J043. La gravità di questa galassia interposta piega la luce di J043 verso di noi, un processo chiamato lente gravitazionale . Ciò può avere diversi effetti sulla luce del quasar, inclusa la suddivisione in più immagini e l'ingrandimento della sua luminosità.

Tutto ciò rende J043 molto importante per gli astronomi. È di gran lunga l'oggetto più luminoso mai visto a quella distanza, il che lo rende più facile da osservare (anche se non è affatto facile; è ancora piuttosto dannatamente debole nel cielo). Non è molto ben compreso come oggetti così giovani possano avere buchi neri così massicci; ci vuole tempo perché diventino enormi e le ipotesi su come ciò potrebbe accadere abbondano.

Inoltre, la luce che vediamo da J043 è stata emessa in un momento speciale della vita del giovane Universo, durante un periodo chiamato reionizzazione . Questo è quando tali galassie si sono accese, riscaldando il gas cosmico che si era raffreddato dal Big Bang. È difficile osservare questa volta nella storia cosmica e J043 ci sta letteralmente illuminando la strada. Questo è un enorme vantaggio per i cosmologi.

Opera d'arte di un quasar, una galassia con materiale che vortica attorno a un enorme buco nero centrale e che fa esplodere raggi gemelli di materia ed energia. Credito: ESA/Hubble, NASA, M. Kornmesser

Inoltre, il fatto che esista significa che potrebbero esserci più oggetti simili in attesa di essere trovati. Questa è una buona notizia. Innanzitutto, risolve il mistero del perché non li vediamo (sono là fuori, ma i loro colori ci hanno ingannato), e significa anche che una volta che inizieremo a trovarli saremo in grado di sondare il lontano Universo più efficacemente. Telescopi più grandi aiuteranno, come James Webb (che dovrebbe essere lanciato nel 2020, speriamo), così come telescopi più piccoli che osservano diversi tipi di luce.

Quando ero bambino, leggevo libri sui quasar, il più distante che conoscevo era 3C273 , a un paio di miliardi di anni luce di distanza. Era l'oggetto più distante conosciuto. Ora sappiamo di migliaia di quasar, di cui 150 a più di 12 miliardi di anni luce di distanza.

Ce ne sono ancora tanti altri da trovare, compresi quelli forse anche più distanti e più luminosi di J043. Quando li troviamo, la nostra conoscenza del giovane cosmo crescerà ancora di più.

^* Ho visto alcune fonti citare una cifra di 600 trilioni, ma ciò non tiene conto dell'ingrandimento dell'obiettivo, che lo fa sembrare più luminoso di quanto non sia.

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