Un nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy descrive l'oggetto più luminoso mai osservato dagli astronomi. Si tratta di un buco nero con una massa di 17 miliardi di Soli, che inghiotte ogni giorno una quantità di massa maggiore di quella del Sole.
È nota da diversi decenni, ma poiché è così luminosa, gli astronomi hanno ipotizzato che dovesse trattarsi di una stella vicina. Solo recenti osservazioni hanno rivelato la sua estrema distanza e luminosità.
L'oggetto è stato soprannominato J0529-4351. Questo nome si riferisce semplicemente alle sue coordinate sulla sfera celeste, un modo di proiettare gli oggetti nel cielo all'interno di una sfera. È un tipo di oggetto chiamato quasar.
La natura fisica dei quasar era inizialmente sconosciuta. Ma nel 1963, la luce visibile proveniente da un quasar chiamato 3C 273 fu divisa in tutte le sue lunghezze d’onda (note come spettro). Ciò ha dimostrato che si trovava a quasi 2 miliardi di anni luce di distanza.
Considerato quanto ci appare luminoso 3C 273 e quanto è lontano, deve essere estremamente luminoso, un termine in astronomia che si riferisce alla quantità di luce emessa da un oggetto in un'unità di tempo. L’unica fonte di energia conosciuta per una luminosità così estrema era la caduta di materiale in un buco nero supermassiccio. I quasar sono quindi i buchi neri che crescono più attivamente nell'universo.
I buchi neri supermassicci si trovano spesso al centro delle galassie. Come tutti i quasar, J0529-4351 è alimentato da materiale, principalmente idrogeno surriscaldato ed elio gassoso, che cade nel suo buco nero dalla galassia circostante.
Ogni giorno in questo buco nero cade circa una volta la massa del Sole. Come esattamente tanto gas possa essere incanalato nel centro delle galassie per aumentare la massa dei buchi neri è una domanda senza risposta in astrofisica.
Al centro della galassia, il gas assume la forma di un disco sottile. Le proprietà di viscosità (resistenza al flusso di materia nello spazio) e di attrito nel disco sottile aiutano a riscaldare il gas fino a decine di migliaia di gradi Celsius. Questo è abbastanza caldo da brillare se osservato alle lunghezze d'onda della luce ultravioletta e visibile. È quel bagliore che possiamo osservare dalla Terra.
Con una massa di circa 17 miliardi di Soli, J0529-4351 non è il buco nero più massiccio conosciuto. Un oggetto, al centro dell'ammasso galattico Abell 1201, equivale a 30 miliardi di Soli. Tuttavia, dobbiamo tenere presente che, a causa del tempo impiegato dalla luce per percorrere la grande distanza tra questo oggetto e la Terra, lo stiamo osservando quando l’universo aveva solo 1,5 miliardi di anni. Ora ha circa 13,7 miliardi di anni.
Quindi questo buco nero deve essere cresciuto, o accresciuto, a questo ritmo per una frazione significativa dell’età dell’universo nel momento in cui è stato osservato. Gli autori ritengono che l’accumulo di gas da parte del buco nero stia avvenendo vicino al limite posto dalle leggi della fisica. Un'accrescimento più rapido provoca un disco di gas più luminoso attorno al buco nero che a sua volta può impedire la caduta di altro materiale.
J0529-4351 è noto da decenni, ma nonostante abbia un disco di accrescimento di gas 15.000 volte più grande del nostro sistema solare e occupi una propria galassia, che probabilmente è vicina alle dimensioni della Via Lattea, è così lontano da essere appare come un unico punto luminoso nei nostri telescopi.
Ciò significa che è difficile distinguerla dai miliardi di stelle della nostra galassia. Per scoprire che si tratta in realtà di un buco nero distante, potente e supermassiccio sono state necessarie tecniche più complesse. In primo luogo, gli astronomi hanno raccolto la luce dalla metà della banda degli infrarossi (luce con lunghezze d'onda molto più lunghe di quelle che possiamo vedere).
Stelle e quasar appaiono molto diversi tra loro a quelle lunghezze d'onda. Per confermare l'osservazione, è stato acquisito uno spettro (proprio come è stato con il quasar 3C 273), utilizzando il telescopio da 2,3 metri dell'Australian National University presso l'Osservatorio di Siding Spring, nel Nuovo Galles del Sud.
E, come con 3C 273, lo spettro ha rivelato sia la natura dell’oggetto sia la sua distanza:12 miliardi di anni luce. Ciò ha evidenziato quanto estrema debba essere la sua luminosità.
Nonostante queste misurazioni, è stato necessario effettuare una serie di controlli per confermare la reale luminosità del quasar. In primo luogo, gli astronomi dovevano assicurarsi che la luce non fosse stata amplificata da una fonte nel cielo più vicina alla Terra. Proprio come le lenti utilizzate negli occhiali o nei binocoli, le galassie possono agire come lenti. Sono così densi che possono piegare e amplificare la luce di fonti più distanti che sono perfettamente allineate dietro di loro.
I dati del satellite Gaia dell'Agenzia spaziale europea, che ha misurazioni estremamente precise della posizione di J0529-4351, sono stati utilizzati per determinare che J0529-4351 è veramente un'unica fonte di luce senza lenti nel cielo. Ciò è supportato da spettri più dettagliati acquisiti con la struttura Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio Europeo Australe in Cile.
J0529-4351 diventerà probabilmente uno strumento molto significativo per il futuro studio dei quasar e della crescita dei buchi neri. La massa dei buchi neri è una proprietà fondamentale ma è molto difficile da misurare direttamente, poiché non esiste una bilancia standard per oggetti così assurdamente grandi e misteriosi.
Una tecnica consiste nel misurare l’effetto che il buco nero ha sul gas più diffuso che gli orbita attorno in grandi nubi, chiamate “regione della linea larga”. Questo gas viene rivelato nello spettro attraverso ampie "linee di emissione", causate dal salto di elettroni tra specifici livelli di energia nel gas ionizzato.
La larghezza di queste linee è direttamente correlata alla massa del buco nero, ma la calibrazione di questo rapporto è poco testata per gli oggetti più luminosi come J0529-4351. Tuttavia, poiché è fisicamente così grande e così luminoso, J0529-4351 sarà osservabile da un nuovo strumento installato sul VLT, chiamato Gravity+.
Questo strumento fornirà una misurazione diretta della massa del buco nero e calibrerà le relazioni utilizzate per stimare le masse in altri oggetti ad alta luminosità.
Informazioni sul giornale: Astronomia naturale
Fornito da The Conversation
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