gov-civil-vilareal.ptUn quasar ai margini dell'Universo osservabile ha la radio alzata *verso l'alto
>Gli astronomi hanno scoperto un potente quasar molto vicino al confine dell'Universo osservabile, uno sconcertante 13 miliardi anni luce dalla Terra. Sebbene siano noti molti quasar a questa distanza, questo è speciale : È 'radio ad alto volume', nel senso che emette energia radio, rendendolo parte di una classe speciale che può aiutarci a capire meglio le condizioni quando l'Universo era molto giovane.
I quasar sono essi stessi un tipo speciale di galassia . Per quanto ne sappiamo, ogni grande galassia ha un buco nero supermassiccio nel suo nucleo. La maggior parte delle galassie oggi ha buchi neri silenziosi, cioè che non si nutrono attivamente di materiale. La Via Lattea rientra in quella classe.
Alcuni, però, hanno materiale che cade nel loro buco nero supermassiccio centrale , e li chiamiamo galassie attive . Il materiale che cade nel buco nero forma intorno ad esso un disco incredibilmente caldo chiamato an disco di accrescimento , e al di fuori di esso può esserci un'enorme nuvola di polvere a forma di ciambella.
Inoltre, il disco di accrescimento ha campi magnetici estremamente forti incorporati al suo interno. Mentre la sostanza turbina intorno al buco nero, questi campi si avvolgono come tornado e il materiale viene espulso dal buco nero a una velocità molto vicina alla velocità della luce. Chiamiamo queste strutture getti , e sono caratteristiche di immenso potere.
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Hercules A è un esempio di galassia attiva relativamente vicina, con un buco nero nel cuore che mangia materia ed emette enormi quantità di radiazioni e materia. Credito: NASA, ESA, S. Baum e C. O'Dea (RIT), R. Perley e W. Cotton (NRAO/AUI/NSF) e Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Quello che vediamo da una galassia attiva dipende in gran parte dalla nostra geometria di osservazione. Se il getto è puntato su di noi possiamo vedere luce ad alta energia come raggi X e raggi gamma. Se vediamo il toroide di polvere di taglio, può bloccare la maggior parte delle cose ad alta energia e vediamo solo luce ottica o infrarossa. C'è un intero serraglio di tipi di galassie attive là fuori.
I quasar tendono ad avere molta luce ad alta energia (il primo è stato scoperto dalla sua emissione di raggi X) e all'inizio sono stati anche visti come potenti fonti di energia radio. Ma quando abbiamo imparato di più abbiamo scoperto che i quasar radiofonici*(come vengono chiamati quelli con molte emissioni radio) sono in realtà in minoranza; solo il 10% di tutti i quasar sono ad alto volume radio.
Schema che mostra il centro di una galassia attiva, dove un disco di accrescimento alimenta un buco nero supermassiccio, con entrambi circondati da un enorme toroide di polvere. Credito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF
Il quasar appena scoperto si chiama PSO J172.3556+18.7734 (chiamiamolo P172 in breve). È stato trovato in un rilevamento del cielo usando la luce ottica (il tipo che vediamo) e aveva colori che indicavano che era a grande distanza. Un'osservazione di follow-up lo ha confermato e una serie di osservazioni usando enormi 'scopi come Keck e il Large Binocular Telescope ha confermato la sua grande distanza: circa 13 miliardi di anni luce (o, più precisamente, ci sono voluti 13 miliardi di anni perché la luce raggiungesse noi).
Ulteriori osservazioni utilizzando il radiotelescopio Very Large Array hanno anche mostrato che, a differenza della maggior parte dei quasar, stava emettendo energia radio. Ci sono circa 200 quasar conosciuti a una distanza superiore a circa 12,7 miliardi di anni luce e solo 3 sono noti per essere ad alto volume radio. A 13 miliardi, sono noti solo 18 quasar e P172 è l'unico ad avere un volume radio.
guardando spettri dell'obiettivo, gli astronomi hanno determinato che il buco nero centrale di P172 ha una massa di circa 300 milioni di volte quella del Sole, rendendolo medio-alto (quello al centro della Via Lattea è solo 4 milioni di masse solari, anche se certo il nostro è più piccolo della maggior parte).
Questa parte è interessante: quando la materia vi cade, diventa incredibilmente calda e tremendamente luminosa. Misurando solo come luminosi, gli astronomi possono determinare la velocità con cui il buco nero si sta alimentando. Di solito c'è un limite massimo alla velocità con cui si nutre; la materia diventa così calda che la sola forza della luce che emette spazza via il materiale che cade da più lontano. Questo tasso è chiamato limite di Eddington ; in generale è il tasso più veloce con cui un buco nero può rimpinzarsi.
Ma il buco nero al centro di P172 si sta alimentando a una velocità molto superiore al limite di Eddington. Si scopre che è possibile se fa esplodere anche i getti; la fisica non è ben compresa, ma le galassie attive con getti, soprattutto radio-rumorosi, sembrano essere in grado di incanalare materiale molto più rapidamente nel buco nero. Quindi il fatto che questo quasar sia così brillante ci dice delle condizioni intorno al suo buco nero.
Opera d'arte raffigurante un quasar distante, un buco nero supermassiccio che si alimenta attivamente al centro di una galassia, che fa esplodere getti di materia ed energia. Credito: ESO / M. Kornmesser
Inoltre, i quasar radiofonici molto distanti tendono a trovarsi in regioni dell'Universo con più materiale del solito. Si pensa che queste enormi nuvole collassino per formare non solo galassie ma grappoli di galassie, quindi trovare un quasar radio rumoroso così lontano può anche portare a una migliore comprensione di come si formano questi ammassi.
Non solo, ma rispetto ad altri quasar simili, P172 è nella media del volume radio. Sappiamo che alcuni sono molto più potenti, e ciò significa che è probabile che possiamo trovare più galassie simili che sono ancora più lontane! P172 potrebbe detenere l'attuale record di distanza per i quasar ad alto volume radio, ma è improbabile che mantenga questa distinzione a lungo. E più troviamo, più comprendiamo l'Universo quando aveva meno di 800 milioni di anni.
Di solito non mi piace scrivere di dischi rotti perché di solito vengono rotti di nuovo. Ma questo è diverso, poiché a) è utile ogni volta che un oggetto come questo si trova a grande distanza, e 2) il fatto che esista a questa distanza affatto indica che potrebbero essercene molti altri simili.
Trovare oggetti a queste enormi distanze è un lavoro terribilmente difficile perché sono estremamente deboli e non ce ne sono troppi nel cielo. La buona notizia è che questo ci sta dicendo di continuare a cercare. Ci sono cose più divertenti là fuori da trovare.
* Questo termine è divertente. Le onde radio sono una forma di luce, non di suono, ed è comune che le persone confondano le due cose perché possiamo convertire le onde radio in suoni e trasmettere informazioni su di esse, come musica o odiose sciocchezze politiche. Peggio ancora, chiamiamo il dispositivo che ascoltiamo una radio, quindi questo è un disastro completo. Gli astronomi non aiutano parlando di oggetti ad alto volume. Dovremmo chiamarli radio luminoso , anche se il cielo sa se ciò causerebbe meno confusione.
