Utilizzando il Telescopio Spaziale James Webb (JWST), gli astronomi hanno individuato il primo potente "vento" di dimensioni galattiche che soffia da un quasar alimentato da un buco nero supermassiccio in accrescimento. Questo vento potente sta espellendo gas e polvere dalla sua galassia a velocità incredibili, ostacolando la formazione di nuove stelle nella galassia ospite. Questo quasar, designato J1007+2115, è così distante che viene osservato com’era solo 700 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo, che ora ha 13.8 miliardi di anni, aveva solo circa il 5% della sua età attuale. Sebbene ciò renda J1007+2115 solo il terzo quasar più antico mai visto, è il primo osservato con un potente vento di dimensioni galattiche che fluisce da esso.
I getti di questo quasar non sono solo notevoli per la loro antichità. I venti da J1007+2115 si estendono dal buco nero alla loro sorgente per ben 7.500 anni luce, pari a circa 25 sistemi solari allineati fianco a fianco. Il materiale che espellono ogni anno è equivalente a 300 soli a velocità pari a 6.000 volte quella della luce, come riferito dai ricercatori. "È il terzo quasar più antico e il terzo più distante alimentato da un buco nero supermassiccio in accrescimento conosciuto oggi," ha dichiarato il leader del team di scoperta e ricercatore dell’Università dell’Arizona Weizhe Liu a Space.com. "Per quanto ne sappiamo, questo vento di dimensioni galattiche generato da un quasar è attualmente il più antico conosciuto."
I venti provenienti da questo buco nero supermassiccio centrale potrebbero essere così potenti da "uccidere" la galassia ospite che attraversano a 6.000 volte la velocità del suono, privandola del materiale necessario per far nascere nuove stelle.
Tutti i grandi buchi neri supermassicci al centro delle galassie si ritiene abbiano una massa compresa tra milioni e miliardi di volte quella del sole. Tuttavia, non tutti questi buchi neri alimentano quasar, le fonti di luce più brillanti dell’universo. Alcuni buchi neri supermassicci non sono circondati da enormi quantità di gas e polvere di cui possono nutrirsi. Ad esempio, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, Sagittarius A (Sgr A), è calmo e debole.
Altri buchi neri supermassicci sono circondati da una ricchezza di materiale che ruota attorno a loro in un disco di accrescimento appiattito che li nutre gradualmente. L’enorme influenza gravitazionale del buco nero centrale provoca potenti attriti nei dischi di accrescimento, riscaldando questo materiale e facendolo brillare intensamente. Queste regioni, chiamate nuclei galattici attivi (AGN), sono così luminose da superare la luce combinata di ogni stella nella galassia circostante. Quando vengono osservate a grandi distanze, queste regioni sono denominate "quasar".
La potente radiazione emessa dai dischi di accrescimento ha un altro effetto: spinge via materie come gas e polvere dall’AGN. Questi venti dei quasar possono anche allontanare gas e polvere dalla galassia ospite più ampia del quasar.
Con l’aiuto del JWST, i ricercatori hanno potuto osservare che il materiale nei venti del quasar J1007+2115 viaggia a una velocità incredibile di 4,7 milioni di miglia all’ora (7,6 milioni di km/h). Come si può immaginare, venti così potenti e lontani trasportano una quantità enorme di materia. Liu ha affermato che i venti del quasar da J1007+2115 stanno portando un materiale con una massa equivalente a 300 soli ogni anno.
La galassia che ospita J1007+2115 è ricca di gas molecolare denso e polvere, i mattoni delle stelle, come osservato dal JWST. La galassia forma stelle a un ritmo di circa 80 a 250 masse solari ogni anno. Tuttavia, la luce di quella galassia ci sta viaggiando da 13,1 miliardi di anni, il che significa che probabilmente è abbastanza diversa ora. In particolare, grazie a questi venti del quasar, l’attività di formazione stellare potrebbe non essere continuata a lungo.
La purificazione di gas e polvere tramite questi venti del quasar potrebbe anche interrompere l’apporto di cibo per il buco nero supermassiccio che li genera. Ciò significa che la crescita del buco nero supermassiccio, la cui massa è stimata equivalente a quella di 1 miliardo di soli, potrebbe essere stata arrestata. "Il vento sta spingendo una grande quantità di gas verso l’esterno," ha detto Liu. "Questo potrebbe sopprimere l’attività di formazione stellare della galassia, che ha bisogno di gas per formare stelle, e anche la crescita del buco nero supermassiccio stesso, che ha anch’esso bisogno dell’accrezione di gas."
Questo potrebbe significare che questa galassia primordiale è ora una galassia morta e non sta crescendo molto a causa della purificazione del suo materiale per la formazione di stelle e della limitazione della nascita di stelle.
Il team non ha ancora terminato l’indagine sui venti dei quasar e il loro impatto sulle galassie ospiti. Continueranno a cercarli e potrebbero addirittura scoprirne di più che esistevano meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. "Ora ci proponiamo di cercare ulteriori venti generati da quasar su scala galattica nell’universo primordiale e di conoscerne le proprietà come popolazione," ha concluso Liu.
Una versione in pre-stampa della ricerca del team è disponibile nel repository di articoli arXiv.