Quasar: Definizione e fatti sugli oggetti più luminosi nell’universo

Brillanti così intensamente da eclissare le antiche galassie che li contengono, i quasar sono oggetti distanti alimentati da buchi neri un miliardo di volte più massicci del nostro sole. Queste potenti dinamo hanno affascinato gli astronomi sin dalla loro scoperta mezzo secolo fa.

Negli anni '30, Karl Jansky, un fisico dei Bell Telephone Laboratories, scoprì che l'interferenza statica sulle linee telefoniche transatlantiche proveniva dalla Via Lattea. Negli anni '50, gli astronomi utilizzavano i radiotelescopi per sondare i cieli e accoppiavano i loro segnali con esami visibili dei cieli.

Il concetto di questo artista illustra un quasar, o buco nero che alimenta, simile a APM 08279+5255, dove gli astronomi hanno scoperto enormi quantità di vapore acqueo. Gas e polvere probabilmente formano un toro attorno al buco nero centrale, con nuvole di gas carico sopra e sotto. (Credito immagine: NASA/ESA)

Tuttavia, alcuni degli oggetti point-source più piccoli non avevano una corrispondenza. Gli astronomi le chiamavano "sorgenti radio quasi stellari" o "quasar", perché i segnali provenivano da un punto, come una stella. Tuttavia, il nome è un termine improprio; secondo il National Astronomical Observatory of Japan, solo il 10% circa dei quasar emette forti onde radio.

Dargli un nome non ha aiutato a determinare cosa fossero questi oggetti. Ci sono voluti anni di studio per rendersi conto che questi punti lontani, che sembravano indicare delle stelle, sono creati da particelle accelerate a velocità prossime a quella della luce.

"I quasar sono tra gli oggetti celesti più luminosi e distanti conosciuti e sono fondamentali per comprendere l'universo primordiale", ha affermato in una nota l'astronomo Bram Venemans del Max Planck Institute for Astronomy in Germania.

Getti a velocità leggera

Gli scienziati ora sospettano che i minuscoli bagliori puntiformi siano in realtà segnali provenienti da nuclei galattici che eclissano le loro galassie ospiti. I quasar vivono solo in galassie con buchi neri supermassicci, buchi neri che contengono miliardi di volte la massa del sole. Sebbene la luce non possa fuoriuscire dal buco nero stesso, alcuni segnali possono liberarsi attorno ai suoi bordi. Mentre un po' di polvere e gas cadono nel buco nero, altre particelle vengono allontanate da esso accelerando quasi alla velocità della luce. Le particelle si allontanano dal buco nero in getti sopra e sotto di esso, trasportate da uno dei più potenti acceleratori di particelle dell'universo.

"Si pensa che i quasar si formino in regioni dell'universo in cui la densità della materia su larga scala è molto più alta della media", ha affermato in una dichiarazione l'astronomo Fabian Walter, del Max Planck Institute for Astronomy.

La maggior parte dei quasar è stata trovata a miliardi di anni luce di distanza. Poiché ci vuole tempo per viaggiare, studiare gli oggetti in Questo Web funziona in modo molto simile a una macchina del tempo; vediamo l'oggetto com'era quando la luce lo lasciò, miliardi di anni fa. Pertanto, più gli scienziati guardano lontano, più indietro nel tempo possono vedere. La maggior parte degli oltre 2.000 quasar conosciuti esisteva nei primi anni di vita della galassia. Galassie come la Via Lattea potrebbero aver ospitato un quasar che è rimasto a lungo in silenzio.

Nel dicembre 2017, il quasar più distante è stato trovato a più di 13 miliardi di anni luce dalla Terra. Gli scienziati hanno osservato il quasar, noto come J1342+0928, poiché apparve solo 690 milioni di anni dopo il Big Bang. Quasar questo giovane può rivelare informazioni su come le galassie si sono evolute nel tempo.

I quasar emettono energie di milioni, miliardi o addirittura trilioni di elettronvolt. Questa energia supera il totale della luce di tutte le stelle all'interno di una galassia. Gli oggetti più luminosi dell'universo, brillano ovunque da 10 a 100.000 volte più luminosi della Via Lattea.

"I quasar sono in grado di emettere centinaia o addirittura migliaia di volte l'intera produzione di energia della nostra galassia, rendendoli alcuni degli oggetti più luminosi ed energetici dell'intero universo", secondo la NASA. Ad esempio, se l'antico quasar 3C 273, uno degli oggetti più luminosi del cielo, si trovasse a 30 anni luce dalla Terra, sembrerebbe luminoso come il sole nel cielo. (Tuttavia, il quasar 3C 273, il primo quasar ad essere identificato, si trova a 2,5 miliardi di anni luce dalla Terra, secondo la NASA. È uno dei quasar più vicini.)

Lo studio dei quasar è stata a lungo una sfida, a causa della loro relazione con la massa difficile da misurare dei loro buchi neri supermassicci. Un nuovo metodo ha iniziato a pesare il più grande dei buchi neri alla rinfusa.

"Questo è un grande passo avanti per la scienza del quasar", afferma Aaron Barth, professore di astronomia all'Università della California, ha affermato Irvine in una nota. "Hanno dimostrato per la prima volta che queste misurazioni difficili possono essere eseguite in modalità di produzione di massa".

Albero genealogico

I quasar fanno parte di una classe di oggetti noti come nuclei galattici attivi (AGN). Altre classi includono galassie di Seyfert e blazar. Tutti e tre richiedono buchi neri supermassicci per alimentarli.

Le galassie di Seyfert sono l'AGN a più bassa energia, emettendo solo circa 100 kiloelettronvolt (KeV). I Blazar, come i loro cugini quasar, emettono molta più energia.

Molti scienziati pensano che i tre tipi di AGN siano gli stessi oggetti, ma con prospettive diverse. Mentre i getti dei quasar sembrano fluire ad un angolo generalmente in direzione della Terra, i blazar possono puntare i loro getti direttamente verso il pianeta. Sebbene non si vedano getti nelle galassie di Seyfert, gli scienziati pensano che ciò possa essere dovuto al fatto che li vediamo di lato, quindi tutta l'emissione è puntata lontano da noi e quindi non viene rilevata.

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