Il quasar più brillante dall'universo primordiale brilla come 600 trilioni di soli

Non è stato fino a 800 milioni di anni dopo il Big Bang che sono emerse le prime sorgenti luminose dell'universo. Quegli oggetti antichi, brillanti, densi di energia sono inimmaginabilmente vecchi, e la vista di uno di loro è davvero rara. Ma grazie a una straordinaria coincidenza stellare, gli scienziati che hanno presentato questa settimana alla 233a riunione dell'American Astronomical Society dicono di averne intravisto uno - ed è il più luminoso che abbiamo mai visto.

Un quasar di 12,8 miliardi di anni - una galassia con un buco nero supermassiccio al centro che espelle le particelle ad alta energia - è apparso di recente agli astronomi come una galassia distante 6 miliardi di anni luce, allineata con essa. Questa coincidenza ha permesso alla luce della quasar di passare attraverso le distorsioni gravitazionali di una galassia più vicina e nei telescopi degli astronomi sulla Terra.

Il Telescopio Spaziale Hubble ha scattato alcune immagini del quasar, a cui è stato dato il moniker non consenziente J043947.08 + 163415.7 nonostante sia 700 milioni di volte più grande del sole e 600 trilioni di volte più luminoso. Il fenomeno di flessione e ingrandimento causato dalla galassia - chiamato lente gravitazionale - è ciò che ha permesso agli astronomi di osservare il quasar, determinando che è il più luminoso che l'uomo abbia mai osservato dall'universo primordiale.

Il team internazionale dietro la scoperta, guidato dal professore di astronomia dell'Università di Arizona Xiaohui Fan, Ph.D., ha presentato i suoi risultati ad AAS a Seattle, Washington, mercoledì. Fan dice che lui e i suoi collaboratori sapevano fin dall'inizio che stavano partecipando a qualcosa di grande, ma inizialmente non riconoscevano quanto fosse davvero unica questa scoperta.

"Non appena siamo stati in grado di misurare la distanza, sapevamo immediatamente che questo è un oggetto speciale in termini di luminosità", dice Inverso "Ma ci è voluto un po 'più di tempo per capire che era gravitativamente obiettivo".

Se non fosse stato per l'effetto lente, entrambi hanno ingrandito la luce del quasar di un fattore di 50 e reindirizzandolo verso la Terra, gli astronomi avrebbero perso del tutto il quasar. Anche a un telescopio ad alta risoluzione come il telescopio spaziale Hubble, la luce del quasar sarebbe apparsa estremamente debole dopo aver viaggiato per 12,8 miliardi di anni luce. Anche se l'effetto dell'obiettivo ha reso il quasar più luminoso, un avvistamento come questo ha bisogno di ampi occhi per confermare cosa sta succedendo. E quello ha fatto!

Oltre a Hubble, una rete internazionale di telescopi ha collaborato per confermare questo risultato, tra cui l'Osservatorio Gemini, il James Clerk Maxwell Telescope, il Regno Unito Infra-Red Telescope (UKIRT), il W.M. Keck Observatory e il Panoramic Survey Telescope e il sistema di risposta rapida (Pan-STARRS1).

"Non ci aspettavamo di vedere un oggetto così luminoso all'inizio dell'universo. E il motivo principale è l'effetto lente che ha migliorato la luminosità del quasar ", afferma Fan. "Questo è il primo oggetto obiettivo scoperto nell'universo primordiale, anche se la teoria ha previsto che dovrebbe esistere per circa 20 anni".

"Quindi la scoperta di questo oggetto è in realtà una bella conferma della nostra teoria", aggiunge.

Il team ha determinato l'età e la distanza della quasar, spiega Fan, misurando il redshift della lunghezza d'onda delle emissioni di gas caldo nel quasar. Dopo aver identificato la firma dei gas emessi dal quasar - che includeva idrogeno e carbonio ionizzato e magnesio - il team è stato in grado di misurare quanto le loro emissioni previste erano state spostate dal loro viaggio nello spazio. Questa analisi ha raccontato la storia di un buco nero supermassiccio 700 milioni di volte più grande del sole - e luminoso come 600 trilioni di soli.

La ricerca appare attualmente come un foglio di carta preprint arXiv, ma sarà pubblicato in un prossimo numero di Lettere di rivista astrofisica.

I prossimi passi del team dipingeranno un'immagine più completa del quasar e dei suoi dintorni.

Stiamo facendo molte ulteriori osservazioni, incluso uno spettro migliore che potrebbe avere un'alta sensibilità per sondare il gas intergalattico, e un'immagine che è ancora più nitida di Hubble (usando l'Atacama Large Millimeter Array) che studierà l'ambiente del nero supermassiccio buco che alimenta questo quasar ", dice Fan.