Gli scienziati del MIT hanno scoperto un nuovo ammasso di galassie tentacolare nascosto in bella vista. Il grappolo, che si trova a soli 2,4 miliardi di anni luce dalla Terra, è composto da centinaia di singole galassie e circonda un buco nero supermassiccio estremamente attivo, o quasar.

Il quasar centrale si chiama PKS1353-341 ed è intensamente luminoso, così luminoso che per decenni gli astronomi osservandolo nel cielo notturno hanno supposto che il quasar fosse del tutto solo nel suo angolo di universo, risplende come una sorgente di luce solitaria dal centro di una singola galassia.

Ma come riferisce oggi il team del MIT nel Giornale Astrofisico , la luce del quasar è così brillante che ha oscurato centinaia di galassie raggruppate intorno ad esso.

Nella loro nuova analisi, i ricercatori stimano che ci siano centinaia di singole galassie nell'ammasso, quale, tutto detto, è enorme quanto 690 trilioni di soli. La nostra galassia della Via Lattea, per confronto, pesa circa 400 miliardi di masse solari.

Il team calcola anche che il quasar al centro dell'ammasso è 46 miliardi di volte più luminoso del sole. La sua estrema luminosità è probabilmente il risultato di una momentanea frenesia alimentare:mentre un immenso disco di materiale turbina intorno al quasar, grossi pezzi di materia dal disco cadono dentro e lo alimentano, facendo sì che il buco nero irradi enormi quantità di energia sotto forma di luce.

"Questa potrebbe essere una fase di breve durata che attraversano i cluster, dove il buco nero centrale fa un pasto veloce, diventa luminoso, e poi svanisce di nuovo, ", afferma l'autore dello studio Michael McDonald, assistente professore di fisica presso il Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT. "Questo potrebbe essere un punto debole che ci è capitato di vedere. Tra un milione di anni, questo potrebbe sembrare un fuzzball diffuso."

McDonald e i suoi colleghi ritengono che la scoperta di questo ammasso nascosto mostri che potrebbero esserci altri ammassi di galassie simili nascosti dietro oggetti estremamente luminosi che gli astronomi hanno erroneamente catalogato come singole fonti di luce. I ricercatori stanno ora cercando altri ammassi di galassie nascosti, che potrebbero essere importanti indizi per stimare quanta materia c'è nell'universo e quanto velocemente l'universo si sta espandendo.

I coautori del documento includono l'autore principale e studente laureato del MIT Taweewat Somboonpanyakul, Henry Lin dell'Università di Princeton, Brian Stalder del Large Synoptic Survey Telescope, e Antony Stark dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Fluffs o punti

Nel 2012, McDonald e altri scoprirono l'ammasso Phoenix, uno degli ammassi di galassie più massicci e luminosi dell'universo. Il mistero per McDonald era il motivo per cui questo cluster, che era così intensamente luminoso e in una regione del cielo facilmente osservabile, non era stato trovato prima.

"Abbiamo iniziato a chiederci perché non l'avessimo trovato prima, perché è molto estremo nelle sue proprietà e molto brillante, "Dice McDonald. "È perché avevamo nozioni preconcette su come dovrebbe essere un cluster. E questo non era conforme a quello, quindi ci siamo persi".

Per la maggior parte, dice che gli astronomi hanno supposto che gli ammassi di galassie appaiano "soffici, " emettendo un segnale molto diffuso nella banda dei raggi X, a differenza di più luminoso, sorgenti puntiformi, che sono stati interpretati come quasar o buchi neri estremamente attivi.

"Le immagini o sono tutti punti, o lanugine, e le lanugine sono queste palle giganti di gas caldo da milioni di anni luce che chiamiamo ammassi, e i punti sono buchi neri che stanno accumulando gas e brillano mentre questo gas entra a spirale, "Dice McDonald. "L'idea che si possa avere un buco nero in rapida crescita al centro di un ammasso, non pensavamo che fosse qualcosa che accadeva in natura".

Ma la scoperta di Phoenix ha dimostrato che gli ammassi di galassie potrebbero effettivamente ospitare buchi neri immensamente attivi, spingendo McDonald a chiedersi:potrebbero esserci altri ammassi di galassie nelle vicinanze che sono stati semplicemente erroneamente identificati?

Un mangiatore estremo

Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno creato un sondaggio chiamato CHiPS, per i cluster nascosti in piena vista, che è progettato per rivalutare le immagini a raggi X scattate in passato.

"Partiamo dai dati di archivio delle sorgenti puntiformi, o oggetti che erano super luminosi nel cielo, " Spiega Somboonpanyakul. "Stiamo cercando fonti puntuali all'interno di cose soffici".

Per ogni sorgente puntiforme precedentemente identificata, i ricercatori hanno annotato le loro coordinate e poi le hanno studiate più direttamente usando il Magellan Telescope, un potente telescopio ottico che si trova nelle montagne del Cile. Se hanno osservato un numero di galassie superiore al previsto che circonda la sorgente puntiforme (segno che il gas potrebbe provenire da un ammasso di galassie), i ricercatori hanno guardato di nuovo la fonte, utilizzando l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, identificare un esteso, sorgente diffusa intorno alla sorgente puntiforme principale.

"Circa il 90% di queste fonti si è rivelato non essere cluster, " dice McDonald. "Ma la cosa divertente è che il piccolo numero di cose che troviamo sono una sorta di trasgressione delle regole".

Il nuovo paper riporta i primi risultati dell'indagine CHiPS, che finora ha confermato un nuovo ammasso di galassie che ospita un buco nero centrale estremamente attivo.

"La luminosità del buco nero potrebbe essere correlata a quanto sta mangiando, " dice McDonald. "Questo è migliaia di volte più luminoso di un tipico buco nero al centro di un ammasso, quindi è molto estremo nella sua alimentazione. Non abbiamo idea di quanto tempo vada avanti o continuerà ad andare avanti. Trovare più di queste cose ci aiuterà a capire, è questo un processo importante, o solo una cosa strana di cui ce n'è solo una nell'universo."

Il team prevede di esaminare più dati sui raggi X alla ricerca di ammassi di galassie che potrebbero essere stati persi la prima volta.

"Se il sondaggio CHIPS riesce a trovare abbastanza di questi, saremo in grado di individuare il tasso specifico di accrescimento sul buco nero dove passa dalla generazione primaria di radiazione alla generazione di energia meccanica, le due forme primarie di

energia prodotta dai buchi neri, "dice Brian McNamara, professore di fisica e astronomia all'Università di Waterloo, che non è stato coinvolto nella ricerca. "Questo particolare oggetto è interessante perché è in controtendenza. O la massa del buco nero supermassiccio centrale è molto più bassa del previsto, oppure la struttura del flusso di accrescimento è anormale. Gli stravaganti sono quelli che ci insegnano di più".

Oltre a far luce sull'alimentazione di un buco nero, o comportamento di accrescimento, il rilevamento di più ammassi di galassie può aiutare a stimare la velocità di espansione dell'universo.

"Prendi ad esempio il Titanic, " dice McDonald. "Se sai dove sono finiti i due pezzi più grandi, potresti mapparli all'indietro per vedere dove la nave ha colpito l'iceberg. Nello stesso modo, se sai dove si trovano tutti gli ammassi di galassie nell'universo, quali sono i pezzi più grandi dell'universo, e quanto sono grandi, e hai alcune informazioni su come appariva l'universo all'inizio, che conosciamo dal Big Bang, allora potresti mappare come l'universo si è espanso."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.