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Perché alcuni quasar sembrano così solitari?

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Al centro della maggior parte delle galassie si trovano buchi neri supermassivi. Quando sono in fase di “nutrimento”, emettono getti di materiale che, accompagnati da radiazioni, possono superare in luminosità il resto della galassia. Questi fenomeni sono conosciuti come quasar e si trovano solitamente in aree ricche di gas. Tuttavia, uno studio recente ha rivelato un numero maggiore del previsto di quasar isolati nell’Universo. Questi “solitari” non sono circondati da galassie né da forniture di gas. La questione rimane quindi: come riescono a brillare così intensamente?

Un quasar, o oggetto “quasi-stellare”, come sono più formalmente conosciuti, è tra gli oggetti più potenti e energetici dell’Universo. Sono generalmente alimentati da un buco nero supermassivo situato al centro di una galassia. La materia viene attratta verso il buco nero dalla gravità e, mentre si avvicina, forma un disco di accrescimento. Qui, l’attrito e le forze gravitazionali riscaldano il materiale a temperature estremamente elevate, emettendo luce intensa e radiazioni che possono superare in luminosità quella di tutte le stelle della galassia messe insieme.

Questa è un’illustrazione di un artista di un buco nero supermassivo che si trova all’interno del nucleo avvolto nella polvere di una galassia “starburst” in forte formazione stellare. Una volta che la polvere svanirà, diventerà un quasar estremamente luminoso. Ricerche recenti mostrano che l’oggetto, scoperto in un’indagine profonda del cielo condotta dal telescopio Hubble, potrebbe rappresentare il “collegamento mancante” evolutivo tra quasar e galassie starburst. Questo buco nero polveroso risale a soli 750 milioni di anni dopo il Big Bang. NASA, ESA, N. Bartmann

Il team di astronomi ha utilizzato il Telescopio Spaziale James Webb della NASA per esaminare cinque antichi quasar distanti. Si pensa che siano stati formati tra i 600 e i 700 milioni di anni dopo il Big Bang e siano un miliardo di volte più massicci del Sole. Emmettono così tanta energia che sono più di un trilione di volte più luminosi della nostra stella locale!

Questi oggetti si trovano a 13 miliardi di anni luce di distanza, ma grazie alla loro estrema luminosità, la loro luce può essere rilevata attraverso il cosmo. La vera sorpresa, tuttavia, è che sono stati trovati in una varietà inaspettata di ambienti differenti. I “campi di quasar”, come sono denominati, includono aree dello spazio affollate di galassie, proprio come previsto dai modelli. Altri, invece, sembrano essere isolati, vagando nel vuoto cosmico con solo alcune galassie lontane nei paraggi.

Utilizzando il Telescopio Spaziale James Webb tra agosto 2022 e giugno 2023, sono state scattate molteplici immagini di ciascun campo di quasar per produrre un mosaico. Le immagini sono state catturate in più lunghezze d’onda e unite per fornire un quadro completo della regione di spazio attorno a ciascun quasar. Con questo approccio, il team è riuscito a determinare se la luce provenisse da una galassia vicina o dal quasar centrale.

Impressione artistica del Telescopio Spaziale James Webb

Questa scoperta contrasta con i modelli di quasar che solitamente li collocano in galassie ospitanti con una fornitura abbondante di gas e polvere per alimentarli. Trovare quasar fluttuanti nei vuoti ha lasciato gli astronomi a riflettere per capire e modificare le teorie esistenti. È plausibile che le galassie ospitanti non siano visibili, magari semplicemente avvolte dalla polvere.

Quando i quasar si sono formati, l’Universo era pieno di filamenti di materia oscura. La presenza di questa materia avrebbe attratto gas e polvere attraverso interazioni gravitazionali. È da questo materiale che si sarebbero formati i quasar studiati. Tuttavia, la curiosità risiede nel fatto che avrebbero dovuto crescere a un ritmo incredibile attraverso l’accrezione per raggiungere la luminosità osservata solo alcune centinaia di anni dopo il Big Bang. Ulteriori osservazioni dei campi di quasar sono necessarie per cercare di identificare la vera natura dell’area in cui esistono per comprendere veramente la loro essenza.

Fonte: Gli astronomi rilevano antichi quasar solitari con origini poco chiare

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