Un nuovo studio ha posto nuovi quesiti sulla formazione di quasar dell’universo primordiale che hanno una vita inferiore al milione di anni.
I quasar rappresentano alcuni dei fenomeni più luminosi ed energetici dell’universo. Queste centrali elettriche distanti sono alimentate da buchi neri supermassicci – colossali motori gravitazionali con masse da milioni a miliardi di volte superiori a quella del nostro Sole – che divorano attivamente la materia circostante a ritmi incredibili. Mentre gas, polvere e materiale stellare si muovono a spirale verso l’interno attraverso un disco di accrescimento surriscaldato a milioni di gradi, questa materia rilascia un’enorme energia in tutto lo spettro elettromagnetico prima di attraversare l’orizzonte degli eventi. Le emissioni risultanti possono eclissare intere galassie, pur provenendo da una regione non più grande del nostro Sistema Solare. Ora, un nuovo studio sull’età di questi giganti dell’Universo primordiale, ha posto una nuova domanda sulla fisica di questi oggetti: come possono essere così grandi se non vivono a lungo?
Una vita breve
La scoperta di buchi neri di miliardi di masse solari in quasar distanti mette in discussione i modelli di crescita convenzionali in astrofisica. Gli scienziati hanno osservato questi buchi neri supermassicci (SMBH) a redshift superiori a z≳6, quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni, un tempo teoricamente insufficiente per raggiungere masse così enormi attraverso l’accrescimento standard di Eddington da semi di massa stellare. L’accrescimento di Eddington rappresenta la velocità massima a cui la materia può cadere in un buco nero mantenendo l’equilibrio tra attrazione gravitazionale e pressione di radiazione.
A rendere la situazione ancora più complessa, recenti misurazioni delle zone di prossimità dei quasar (regioni di maggiore trasmissione luminosa nel mezzo intergalattico) e delle caratteristiche spettrali suggeriscono che questi quasar primordiali abbiano vite attive sorprendentemente brevi, inferiori al milione di anni.
Un team guidato da Dominika Ďurovčíková del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del MIT ha esplorato meccanismi di crescita alternativi, tra cui l’accrescimento episodico di super-Eddington, le fusioni di buchi neri e la crescita assistita da getti, per spiegare come questi giganti cosmici abbiano raggiunto uno sviluppo così rapido nell’universo primordiale. Il team ha esaminato quasar giovani a redshift z~6 utilizzando osservazioni del Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) del Very Large Telescope.
Un accrescimento insolito
I ricercatori hanno osservato quasar con zone di prossimità insolitamente piccole, che suggeriscono vite attive estremamente brevi, inferiori a un milione di anni, alcune addirittura a 1.000 anni. Cercando nebulose Lyman-alfa estese (vaste nubi luminose di idrogeno gassoso) attorno a questi quasar, il team ha mirato a determinare se questi oggetti si trovino effettivamente nelle loro fasi di accrescimento iniziali (che sarebbero indicate da nebulose piccole o assenti) o se le loro piccole zone di prossimità potessero invece essere causate da effetti di oscuramento direzionale che nascondono un’emissione nebulare più estesa.
Le loro scoperte aggiungono prove convincenti del fatto che questi quasar distanti abbiano solo di recente acceso i loro motori di accrescimento intenso, rivelando buchi neri supermassicci catturati nei primissimi momenti delle loro fasi di alimentazione attiva. Questa osservazione sfida profondamente i modelli convenzionali di crescita dei buchi neri supermassicci, poiché suggerisce che questi colossi cosmici abbiano in qualche modo raggiunto le loro enormi masse attraverso meccanismi che sfidano la nostra attuale comprensione dei processi di accumulo costanti e graduali nell’universo primordiale.
Nel suo piccolo, Passione Astronomia ti aiuta a capire come funziona l’universo. E l’universo funziona meglio se le persone che ne fanno parte sono bene informate: se hanno letto sciocchezze, bugie, veleni, poi va a finire come va a finire. Già ora non è che vada benissimo. Ecco perché è importante che qualcuno spieghi le cose bene. Passione Astronomia fa del suo meglio. Abbonati!
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su Universe Today
- Leggi il paper scientifico intitolato “Quasar lifetime measurements from extended Lyα nebulae at z∼6” e disponibile in pre-pubblicazione su AxiV
