Scrutando in profondità nell'infanzia dell'universo, il Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio Europeo Australe ha recentemente confermato la scoperta del quasar più luminoso e in più rapida crescita. I quasar sono oggetti luminosi nel cielo notturno alimentati dal gas che cade in un grande buco nero al centro di una galassia.
La scoperta di questo oggetto da record è stata abbastanza affascinante. Ma un altro aspetto cruciale dell’annuncio è che solleva grandi interrogativi sulla formazione delle galassie nell’universo primordiale. In particolare, resta sconcertante come questo quasar, che esisteva meno di due miliardi di anni dopo il Big Bang, possa essere cresciuto così grande così rapidamente. Sondare questo enigma potrebbe persino portare a ripensare il modo in cui si sono formate le galassie.
I buchi neri, gli oggetti più densi dell'universo, prendono questo nome perché la loro attrazione gravitazionale è così incredibilmente forte che nemmeno la luce può sfuggire alla loro presa. Come può allora un buco nero essere l'origine di una sorgente luminosa così intensa?
Ebbene, in alcune galassie, dove il buco nero è sufficientemente grande, la materia viene attirata a un ritmo tremendamente alto. Mentre si muove a spirale, violente collisioni tra gas, polvere e stelle provocano l'emissione di enormi quantità di energia luminosa. Più grande è il buco nero, più violente sono le collisioni e più luce viene emessa.
Il quasar oggetto dell'ultimo studio, noto come J0529-4351, ha una massa equivalente a 17 miliardi di soli ed è incredibilmente grande. C'è un disco di materia a spirale che si estende per una larghezza di sette anni luce al centro della galassia e il buco nero sta crescendo accrescendo (accumulando) questa materia. La larghezza del disco è paragonabile alla distanza tra la Terra e il sistema stellare più vicino, Alpha Centauri.
Il buco nero sta crescendo rapidamente consumando una quantità di massa record, equivalente a un sole ogni giorno. Questo intenso accumulo di materia rilascia una quantità di energia radiativa equivalente a un quadrilione (mille trilioni) di soli.
Ciò solleva la questione del perché un oggetto così luminoso sia stato appena identificato nel cielo notturno, nonostante decenni di osservazioni astronomiche. Si scopre che questo subdolo quasar si nascondeva in bella vista.
Nonostante la sua sorprendente luminosità, J0529-4351 è molto distante, il che significa che si fonde perfettamente con un mare di stelle più fioche che si trovano molto più vicine alla Terra. In effetti, questo quasar è così lontano che la luce che emette impiega ben 12 miliardi di anni per raggiungerci qui sulla Terra.
L’età dell’universo è di circa 13,7 miliardi di anni. Quindi questo quasar esisteva appena 1,7 miliardi di anni dopo il Big Bang, all'inizio dell'universo.
L'espansione dell'universo successiva al Big Bang è ciò che ci permette di misurare la distanza e quindi l'età di questo quasar. Una semplice formula nota da tempo, chiamata legge di Hubble, afferma che conoscere la velocità con cui un oggetto si allontana da noi ci consente di calcolare quanto è lontano.
Le collisioni che si verificano mentre la materia si muove a spirale nel buco nero di questo quasar lo portano a temperature torride di 10.000°C. In queste condizioni, gli atomi del sistema emettono uno spettro di luce caratteristico.
Queste frequenze discrete della luce formano una sorta di codice a barre che gli astronomi possono utilizzare per identificare la composizione elementare degli oggetti nel cielo notturno. Quando un oggetto che emette luce si allontana da noi, la frequenza della luce osservata subisce uno spostamento, proprio come cambia la frequenza del suono della sirena di un'ambulanza a seconda che si stia avvicinando o allontanando da te.
Questo spostamento osservato negli oggetti astronomici è noto come spostamento verso il rosso. Questo, insieme alla Legge di Hubble, ha permesso di confermare sia l'età che la distanza (entrambe queste proprietà sono collegate in cosmologia) di J0529-4351.
Questo faro luminoso proveniente dall’universo primordiale ha sollevato una domanda importante che sconcerta gli astronomi:come ha potuto questo buco nero, in un periodo di tempo così relativamente breve, crescere così velocemente fino a diventare un oggetto così massiccio? Secondo i modelli più accettati dell'universo primordiale, avrebbe dovuto impiegare più tempo per raggiungere queste dimensioni.
Inoltre, mettendo a punto i modelli di intelligenza artificiale (AI) utilizzati per scansionare i dati del telescopio per questi oggetti insoliti, nei prossimi anni se ne potrebbero trovare ancora di più. Se assomigliassero a J0529-4351, i fisici dovrebbero ripensare seriamente i loro modelli dell'universo primordiale e della formazione delle galassie.
Il buco nero con la crescita più rapida mai osservato sarà il bersaglio perfetto per un sistema chiamato Gravity+, un imminente aggiornamento di uno strumento sul Very Large Telescope chiamato interferometro. Questo interferometro è un modo ingegnoso di combinare i dati dei quattro telescopi separati che compongono effettivamente il VLT.
Gravity+ è progettato per misurare con precisione direttamente la velocità di rotazione e la massa dei buchi neri, in particolare quelli che si trovano lontano dalla Terra.
Inoltre, l'Extremely Large Telescope dell'Osservatorio Europeo Australe, un telescopio riflettente di 39 metri di diametro, è attualmente in costruzione nel deserto cileno di Atacama. Questo è progettato per rilevare le lunghezze d'onda ottiche e del vicino infrarosso caratteristiche dei quasar distanti e renderà ancora più probabile l'identificazione e la caratterizzazione di tali oggetti sfuggenti in futuro.
Fornito da The Conversation
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