Questo è il buco nero supermassiccio più distante mai osservato

Ci permette di vedere com'era l'Universo da piccolo, più di 13 miliardi di anni fa, e potrebbe darci nuovi indizi su come si è formato tutto

Un gruppo di astronomi ha identificato il buco nero supermassiccio più distante mai osservato nell’Universo, con una massa stimata pari a 800 milioni di volte quella del nostro Sole. Il buco nero si trova al centro di una galassia e ne sta divorando parte del materiale che la costituisce, emettendo una grande quantità di radiazione, un fenomeno noto come quasar. Le sue grandi dimensioni raggiunte già in un’epoca molto vicina alle origini dell’Universo e il fatto di essere così attivo stanno suscitando molto interesse, perché mettono in dubbio parte delle teorie formulate finora sul modo in cui si formano ed evolvono i buchi neri. Il suo studio potrebbe inoltre consentire di scoprire nuove cose su come fosse l’Universo nelle sue prime fasi di esistenza.

Le caratteristiche del buco nero supermassiccio sono state descritte in due studi pubblicati questa settimana sulle riviste scientifiche Nature e Astrophysical Journal Letters. L’oggetto è così distante da noi che la luce emessa dal quasar impiega circa 13,1 miliardi di anni per arrivare sulla Terra. Secondo le teorie e le stime più condivise, l’evento che generò l’Universo (il cosiddetto “Big Bang”) avvenne 13,8 miliardi di anni fa, quindi gli astronomi stanno in un certo senso viaggiando nel tempo, osservando come si presentava un oggetto quando l’Universo aveva appena 690 milioni di anni (“appena” in termini astronomici, naturalmente).

I quasar sono ottimi indicatori per scoprire com’era l’Universo poco dopo la sua formazione. Lo studio dei loro gas può offrire indizi importanti e per questo i ricercatori cercano quelli più lontani possibile, in modo da trovare indizi sul passato molto remoto di ciò che ci sta intorno. Si ritiene che i quasar siano tra gli oggetti più luminosi: i buchi neri al loro interno non emettono luce, ma i gas e il materiale interstellare che viene risucchiato ad altissima velocità si illumina, a causa dell’attrito che li porta a scaldarsi enormemente. Il fatto di essere così distanti rende però difficile l’osservazione nello spettro del visibile della loro luminosità.

Per trovare i quasar, gli astronomi usano telescopi con particolari sensori che possono vedere nell’infrarosso, una luce con una lunghezza d’onda maggiore rispetto a quella che vediamo a occhio nudo. Studiando la loro luminosità con questi strumenti, i ricercatori possono fare stime piuttosto accurate sulla distanza da noi, ma c’è un ulteriore livello di complicazione. L’Universo continua a espandersi, quindi i quasar diventano sempre più distanti dalla Terra: semplificando, il loro allontanamento fa sì che la luce ci appaia “stiracchiata” in onde luminose più lunghe, che la fanno apparire più rossa. Questo spostamento verso il rosso (redshift) aiuta gli astronomi a capire quali quasar siano più distanti da altri. In linea di massima, i quasar più lontani ci appaiono più veloci nel loro allontanamento da noi e la loro luce più rossa.

(NASA)

Trovare un quasar osservabile dalla Terra non è molto semplice e non solo per via della distanza. Il cielo, soprattutto se osservato nell’infrarosso, è estremamente luminoso e distinguere tra ammassi di stelle, galassie e luce prodotta dai quasar richiede anni di ricerche, confrontando migliaia di dati raccolti dai vari telescopi in giro per il mondo. Insieme con i suoi colleghi, Eduardo Bañados dei Carnegie Observatories di Pasadena (California) ha isolato un certo numero di possibili quasar e li ha poi studiati più approfonditamente, utilizzando il grande telescopio Magellano dell’Osservatorio di Las Campanas in Cile. Bañados ha notato una fonte luminosa remota molto promettente, a circa 13,1 miliardi di anni luce, quindi più lontana di un quasar identificato in precedenza a ritenuto il più vecchio mai osservato, a 13 miliardi di anni luce da noi. Il nuovo quasar è ancora più antico, di circa 60 milioni di anni: possono sembrare poca cosa rispetto all’età dell’Universo, eppure potrebbero essere sufficienti per darci qualche informazione in più su come andarono le cose.

Uno dei due telescopi Magellano in Cile (Carnegie Observatories)

Nei due studi appena pubblicati, i ricercatori scrivono che secondo le loro stime il quasar attraversò una fase di transizione cruciale per l’Universo come lo conosciamo oggi. Dopo il Big Bang, per milioni di anni fu tutto piuttosto noioso: in circolazione non c’erano stelle e altri corpi celesti luminosi, né buchi neri. Fu necessario diverso tempo prima che idrogeno, elio e materia oscura (l’ipotetica controparte della materia direttamente osservabile) interagissero tra loro portando alla formazione delle prime stelle, che a loro volta avrebbero prodotto le prime radiazioni che avrebbero poi “acceso” l’Universo.

La formazione delle prime stelle iniziò circa 200 milioni di anni dopo il Big Bang, insieme con la formazione delle prime galassie, forse costituite per lo più da quasar. L’Universo non era più così noioso: gli astrofisici teorizzano che le prime stelle avessero una massa molto superiore rispetto alle attuali, giganteschi reattori nucleari che portarono alla formazione di elementi come ossigeno, ferro, azoto e carbonio spinti nello Spazio interstellare grazie alle esplosioni delle stelle (supernovae), e alla conseguente formazione di buchi neri.

Il quasar da poco scoperto potrebbe offrire ai ricercatori qualche elemento in più per capire che cosa avvenne nel primo miliardo di anni dell’Universo, perché all’epoca era già lì. Bañados e colleghi non hanno però tutte le risposte sulla loro nuova scoperta. Le dimensioni così grandi del quasar non tornano molto con le teorie sui tempi di accrescimento intorno ai buchi neri formulate finora, perché si era sempre pensato che fossero necessari più di 700 milioni di anni per raggiungere simili dimensioni. Il quasar, in pratica, non dovrebbe essere così vecchio e così distante. Per capirci qualcosa di più, i ricercatori confidano di identificarne di nuovi, distanti a sufficienza da offrire un quadro più chiaro sulla loro evoluzione e ricostruire meglio com’era l’Universo da giovane.

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