Un team di astronomi ha identificato un getto di materia estremamente lungo e potente proveniente da un quasar nato quando l’universo era ancora molto giovane, meno del 10% della sua età attuale. Questa scoperta si deve all’uso combinato del telescopio Gemini North, del radiotelescopio LOFAR e dell’Hobby Eberly Telescope. Il getto si estende per circa 200.000 anni luce, una dimensione doppia rispetto alla larghezza della nostra via lattea. Lo studio apre nuove porte nello studio delle prime fasi di formazione dei nuclei galattici attivi e dei meccanismi che danno vita a questi getti energetici.
Una collaborazione tra telescopi per osservare l’universo primordiale
Da tempo si sa che quasi tutte le galassie ospitano buchi neri supermassicci nei loro centri. Quando materiale come gas e polvere cade verso questi buchi neri, si genera una grande quantità di energia dovuta all’attrito, dando origine a nuclei galattici particolarmente luminosi noti come quasar. Questi oggetti emettono getti di particelle cariche che viaggiano a velocità prossime a quelle della luce e possono essere studiati con radiotelescopi moderni.
In questo caso, la combinazione tra la potenza ottica e infrarossa di Gemini North assieme alla sensibilità radio di LOFAR ha permesso di individuare un getto radio straordinariamente lungo. La collaborazione ha sfruttato immagini ottenute con la Dark Energy Camera , una fotocamera da 570 megapixel installata in Cile sul telescopio Víctor M. Blanco, per catturare precise immagini ottiche della regione intorno al quasar. Da qui, i dati infrarossi e le osservazioni radio si sono fuse per delineare un quadro completo sia del quasar stesso sia del getto che produce.
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Informazioni uniche grazie a un metodo integrato
Questo metodo integrato ha garantito informazioni uniche sulle strutture presenti in un’epoca dell’universo poco studiata, consentendo di osservare fenomeni che risalgono a oltre 13 miliardi di anni fa, quando l’universo aveva meno del 10% dell’età attuale.
Come si studia un quasar cosi distante e antico
Per capire la natura e le caratteristiche del quasar che genera questo getto si è fatto uso di uno spettrografo nel vicino infrarosso chiamato GNIRS montato su Gemini North. Il telescopio Hobby Eberly, con la sua capacità ottica, ha completato il profilo.
La tecnica si basa sull’identificazione di righe di emissione specifiche prodotte dagli elementi chimici presenti nel gas che ruota attorno al buco nero. In particolare, si è cercata la riga larga di emissione del magnesio ionizzato , che normalmente si rileva nell’ultravioletto. Tuttavia, il fenomeno dell’espansione dell’universo fa spostare queste righe verso lunghezze d’onda più lunghe, spostandole nel vicino infrarosso, così da renderle osservabili dalla Terra con strumenti come GNIRS.
Attraverso queste osservazioni gli scienziati hanno misurato la massa del buco nero e stimato la velocità con cui consuma materiale, fondamentale per ricostruire la sua evoluzione e quella del getto. Questi dati aiutano a capire come si sono formati i primi quasar e quali condizioni ambientali hanno favorito lo sviluppo dei potenti getti di materia.
Le peculiarità del quasar j1601+3102 e il suo getto potente
Il quasar chiamato J1601+3102 si è formato quando l’universo aveva meno di 1,2 miliardi di anni, quindi circa il 9% della sua età attuale. La massa del buco nero centrale è stimata intorno ai 450 milioni di volte quella del Sole, che, pur essendo enorme, è relativamente piccola se confrontata con altri quasar conosciuti, che superano anche miliardi di masse solari.
Il getto di particelle espulso da J1601+3102 è asimmetrico sia nella luminosità sia nella lunghezza delle due estremità, segnale che probabilmente l’ambiente circostante ha avuto un ruolo nel modellarne la forma. Si pensa che la differenza tra i getti di diversi quasar radio-brillanti derivi da condizioni ambientali o proprietà intrinseche del buco nero.
Implicazioni per la formazione dei getti nei primi miliardi di anni
La ricerca non ha ancora definito quali circostanze esatte permettano la formazione di getti così estesi e potenti nei primi miliardi di anni dopo il Big Bang. L’identificazione di questo getto radio offre però una prova tangibile dell’attività energetica primordiale dei quasar, spingendo gli scienziati a rivedere alcune ipotesi sulla loro evoluzione e sulle dinamiche degli oggetti più lontani e antichi dell’universo.
Lo studio mette in luce una fase molto precoce nella storia cosmica in cui fenomeni violenti e altamente energetici modellano e influenzano l’ambiente galattico, spingendo avanti la nostra conoscenza dell’universo primordiale e delle sue strutture più complesse.