sds j0847-0013, uno dei tre, rari quasar doppi scoperti con tre osservatori maunakea. Credito:Silverman et al
Una danza cosmica tra due galassie che si fondono, ognuno contenente un buco nero supermassiccio che si sta rapidamente nutrendo di così tanto materiale da creare un fenomeno noto come quasar, è una scoperta rara.
Gli astronomi hanno scoperto diverse coppie di tali galassie che si fondono, o quasar "doppie" luminose, utilizzando tre osservatori Maunakea alle Hawaii:il telescopio Subaru, Osservatorio W.M. Keck, e Osservatorio Gemelli. Questi doppi quasar sono così rari, un gruppo di ricerca guidato dal Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe dell'Università di Tokyo stima che solo lo 0,3% di tutti i quasar conosciuti abbia due buchi neri supermassicci in rotta di collisione tra loro.
Lo studio pubblicato oggi il 26 agosto numero 2020 di Il Giornale Astrofisico .
"Nonostante la loro rarità, rappresentano una tappa importante nell'evoluzione delle galassie, dove si risveglia il gigante centrale, guadagnando massa, e potenzialmente influendo sulla crescita della sua galassia ospite, " ha detto Shenli Tang, uno studente laureato presso l'Università di Tokyo e coautore dello studio.
I quasar sono uno dei più luminosi, oggetti energetici conosciuti nell'universo, alimentato da buchi neri supermassicci che sono milioni o miliardi di volte più massicci del nostro Sole. Mentre il materiale turbina intorno a un buco nero al centro di una galassia, è riscaldato ad alte temperature, rilasciando così tanta luce che il quasar può eclissare la sua galassia ospite. Ciò rende difficile rilevare una coppia di galassie in fusione con attività quasar; è difficile separare la luce dai due quasar perché sono così vicini l'uno all'altro. Anche, osservare un'area sufficientemente ampia del cielo per catturare questi eventi rari in numero sufficiente è una sfida.
SDSS J141637.44+003352.2, un doppio quasar a una distanza per la quale la luce che ci raggiungeva è stata emessa 4,6 miliardi di anni fa. I due quasar sono 13, 000 anni luce di distanza nel cielo, posizionandoli vicino al centro di un'unica galassia massiccia che sembra far parte di un gruppo, come mostrato dalle galassie vicine nel pannello di sinistra. Nei pannelli inferiori, la spettroscopia ottica ha rivelato ampie righe di emissione associate a ciascuno dei due quasar, indicando che il gas si muove a migliaia di chilometri al secondo in prossimità di due distinti buchi neri supermassicci. I due quasar sono di colori diversi, a causa di diverse quantità di polvere davanti a loro. Credito:Silverman et al.
Per superare questi ostacoli, il team ha approfittato di un'ampia indagine sensibile del cielo utilizzando la telecamera Hyper Suprime-Cam (HSC) sul telescopio Subaru.
"Per facilitare il nostro lavoro, abbiamo iniziato guardando il 34, 476 quasar noti dalla Sloan Digital Sky Survey con immagini HSC per identificare quelli che hanno due (o più) centri distinti, " ha affermato l'autore principale John Silverman del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe. "Onestamente, non siamo partiti alla ricerca di dual quasar. Stavamo esaminando le immagini di questi quasar luminosi per determinare in quale tipo di galassie preferivano risiedere quando abbiamo iniziato a vedere casi con due sorgenti ottiche al centro, dove ce ne aspettavamo solo una".
Il team ha identificato 421 casi promettenti. Però, c'era ancora la possibilità che molti di questi non fossero veri e propri quasar doppi, ma piuttosto proiezioni casuali come la luce delle stelle della nostra galassia. La conferma ha richiesto un'analisi dettagliata della luce da parte dei candidati per cercare i segni definitivi di due quasar distinti.
Utilizzando lo spettrometro per immagini a bassa risoluzione (LRIS) dell'Osservatorio Keck e lo spettrometro a campo integrale nel vicino infrarosso dell'Osservatorio Gemini, Silverman e il suo team hanno identificato tre quasar doppi, due dei quali erano precedentemente sconosciuti. Ogni oggetto della coppia ha mostrato la firma del gas che si muove a migliaia di chilometri al secondo sotto l'influenza di un buco nero supermassiccio.
I due quasar appena scoperti dimostrano la promessa di immagini ad ampia area combinate con osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione per rivelare questi oggetti sfuggenti, che sono fondamentali per comprendere meglio la crescita delle galassie e dei loro buchi neri supermassicci.
