Credito:Università di Portsmouth
Il mistero di come si siano formati i primi quasar nell'universo, qualcosa che ha sconcertato gli scienziati per quasi 20 anni, è stato ora risolto da un team di astrofisici le cui scoperte sono pubblicate su Nature .
L'esistenza di più di 200 quasar alimentati da buchi neri supermassicci meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang era rimasta uno dei problemi in sospeso in astrofisica perché non si è mai compreso appieno come si siano formati così presto.
Il team di esperti guidato dal dottor Daniel Whalen dell'Università di Portsmouth ha scoperto che i primi quasar si sono formati naturalmente nelle condizioni violente e turbolente di rare riserve di gas nell'universo primordiale.
Il dottor Whalen, dell'Istituto di Cosmologia e Gravitazione dell'Università, ha dichiarato:"Questa scoperta è particolarmente eccitante perché ha ribaltato 20 anni di riflessioni sull'origine dei primi buchi neri supermassicci nell'universo.
"Oggi troviamo buchi neri supermassicci al centro della maggior parte delle galassie massicce, che possono essere milioni o miliardi di volte la massa del Sole. Ma nel 2003 abbiamo iniziato a trovare quasar, buchi neri supermassicci altamente luminosi e ad accrescimento attivo che sono come fari cosmici nell'universo primordiale, che esistevano meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. E nessuno capiva come si fossero formati in tempi così antichi."
Alcuni anni fa, simulazioni di supercomputer hanno mostrato che i primi quasar potevano formarsi alle giunzioni di flussi di gas rari, freddi e potenti. Ne esistevano solo una dozzina in un volume di spazio di un miliardo di anni luce, ma alla nascita il buco nero doveva essere di 100.000 masse solari. I buchi neri oggi si formano quando le stelle massicce esauriscono il carburante e collassano, ma di solito sono solo 10-100 masse solari.
Gli astrofisici avevano da tempo teorizzato che 10.000-100.000 stelle di massa solare si formassero nell'universo primordiale, ma solo in ambienti esotici e finemente sintonizzati come forti sfondi ultravioletti o flussi supersonici tra gas e materia oscura che non avevano alcuna somiglianza con le nubi turbolente in cui il primo si formarono quasar.
Il Dr. Whalen ha detto:"Pensiamo a queste stelle come un po' come i dinosauri sulla terra, erano enormi e primitive. E avevano vite brevi, vivevano solo per un quarto di milione di anni prima di crollare nei buchi neri.
"I nostri modelli di supercomputer risalgono a tempi molto antichi e hanno scoperto che i flussi di gas freddi e densi in grado di far crescere un miliardo di buchi neri di massa solare in poche centinaia di milioni di anni hanno creato le proprie stelle supermassicci senza alcun bisogno di ambienti insoliti. correnti fredde hanno determinato la turbolenza nella nuvola che ha impedito la formazione di stelle normali fino a quando la nuvola non è diventata così massiccia da collassare catastroficamente sotto il suo stesso peso, formando due gigantesche stelle primordiali, una di 30.000 masse solari e un'altra di 40.000.
"Di conseguenza, le uniche nubi primordiali che potevano formare un quasar subito dopo l'alba cosmica, quando si formarono le prime stelle nell'universo, crearono convenientemente anche i propri semi massicci. Questo risultato semplice e bello non solo spiega l'origine dei primi quasar, ma anche i loro dati demografici:il loro numero all'inizio.
"I primi buchi neri supermassicci erano semplicemente una conseguenza naturale della formazione di strutture nelle cosmologie della materia oscura fredda, figli della ragnatela cosmica."
Il documento "The Turbulent Origins of the First Quasars" è pubblicato su Nature . + Esplora ulteriormente
