I quasar sono oggetti luminosi con buchi neri supermassicci al centro, visibile su vaste distanze cosmiche. La materia in caduta aumenta la massa del buco nero ed è anche responsabile della luminosità di un quasar. Ora, usando il W.M. Osservatorio Keck alle Hawaii, gli astronomi guidati da Christina Eilers hanno scoperto quasar estremamente giovani con una proprietà sconcertante:questi quasar hanno la massa di circa un miliardo di soli, eppure raccolgono materia da meno di 100, 000 anni. La saggezza popolare dice che i quasar di quella massa avrebbero dovuto avere bisogno di attirare la materia mille volte più a lungo di quella - un enigma cosmico. I risultati sono stati pubblicati nell'edizione del 2 maggio del Giornale Astrofisico .

Nel cuore di ogni galassia massiccia si nasconde un buco nero supermassiccio. Come si sono formati questi buchi neri, e come sono cresciuti fino a diventare massicci come milioni o addirittura miliardi di soli, è una domanda aperta. Almeno alcune fasi di crescita vigorosa sono altamente visibili agli osservatori astronomici:ogni volta che ci sono notevoli quantità di gas che vorticano nel buco nero, la materia nelle immediate vicinanze del buco nero emette un'abbondante quantità di luce. Il buco nero si è trasformato a intermittenza in un quasar, uno degli oggetti più luminosi dell'universo.

Ora, i ricercatori del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) hanno scoperto tre quasar che sfidano la saggezza convenzionale sulla crescita dei buchi neri. Questi quasar sono estremamente massicci, ma non avrebbe dovuto avere tempo sufficiente per raccogliere tutta quella massa. La scoperta, che si basa sulle osservazioni del W.M. Osservatorio Keck alle Hawaii, scorci nell'antica storia cosmica:a causa della loro estrema luminosità, i quasar possono essere osservati a grandi distanze. Gli astronomi hanno osservato quasar la cui luce ha impiegato quasi 13 miliardi di anni per raggiungere la Terra. Conseguentemente, le osservazioni mostrano questi quasar non come sono oggi, ma come lo erano quasi 13 miliardi di anni fa, meno di un miliardo di anni dopo il big bang.

I quasar in questione hanno circa un miliardo di volte la massa del sole. Tutte le attuali teorie sulla crescita dei buchi neri postulano che, per far crescere quell'enorme, i buchi neri avrebbero avuto bisogno di raccogliere la materia in caduta, e brillano come quasar, per almeno cento milioni di anni. Ma questi tre quasar si sono rivelati attivi da molto meno tempo, meno di 100, 000 anni. "Questo è un risultato sorprendente, " spiega Christina Eilers, uno studente di dottorato presso MPIA e autore principale del presente studio. "Non capiamo come questi giovani quasar abbiano potuto far crescere i buchi neri supermassicci che li alimentano in così poco tempo".

Per determinare da quanto tempo questi quasar erano attivi, gli astronomi hanno esaminato come i quasar avessero influenzato il loro ambiente - in particolare, hanno esaminato riscaldato, "zone di prossimità" per lo più trasparenti attorno a ciascun quasar. "Simulando come la luce dei quasar ionizza e riscalda il gas intorno a loro, possiamo prevedere quanto dovrebbe essere grande la zona di prossimità di ogni quasar, " spiega Frederick Davies, un ricercatore post-dottorato presso MPIA che è un esperto nell'interazione tra luce quasar e gas intergalattico. Una volta che il quasar è stato "acceso" dalla materia in caduta, queste zone di prossimità crescono molto rapidamente. "In una vita di 100, 000 anni, i quasar dovrebbero già avere ampie zone di prossimità".

Sorprendentemente, tre dei quasar avevano zone di prossimità molto piccole, il che indica che la fase del quasar attivo non può essere tramontata in più di 100, 000 anni prima. "Nessun modello teorico attuale può spiegare l'esistenza di questi oggetti, "dice il professor Joseph Hennawi, che guida il gruppo di ricerca dell'MPIA che ha fatto la scoperta. "La scoperta di questi giovani oggetti sfida le teorie esistenti sulla formazione dei buchi neri e richiederà nuovi modelli per capire meglio come si sono formati i buchi neri e le galassie".

Gli astronomi hanno già pianificato i loro prossimi passi. "Vorremmo trovare più di questi giovani quasar, "dice Christina Eilers, "Anche se trovare questi tre quasar insoliti potrebbe essere stato un colpo di fortuna, trovare ulteriori esempi implicherebbe che una frazione significativa della popolazione di quasar conosciuta è molto più giovane del previsto." Gli scienziati hanno già richiesto il tempo del telescopio per osservare diversi candidati aggiuntivi. I risultati, essi sperano, limiterà nuovi modelli teorici sulla formazione dei primi buchi neri supermassicci nell'universo – e, di conseguenza, aiutare gli astronomi a comprendere la storia dei giganteschi buchi neri supermassicci al centro delle galassie odierne come la nostra Via Lattea.