Di Ken Croswell

Il primo avvistamento in assoluto di luce stellare da una galassia che ospita uno dei quasar più distanti conosciuti ha rivelato una stranezza astronomica.

I quasar – nuclei galattici incredibilmente luminosi – devono la loro brillantezza all’intenso calore che si ottiene quando il gas gira vorticosamente attorno a un grande buco nero. Il buco nero che alimenta un quasar a 13 miliardi di anni luce dalla Terra è massiccio la metà di tutte le stelle che lo circondano, un rapporto record per una galassia ospite di quasar, riferiscono gli astronomi in un articolo presentato dal 14 al arXiv.org.

Tutti i precedenti tentativi di intravedere la galassia ospite con il telescopio spaziale Hubble sono falliti. Così gli astronomi hanno preso di mira il telescopio spaziale James Webb, o JWST, (SN: 20/06/23).

Il quasar, chiamato ULAS J1120+0641 e il quarto più lontano conosciuto, supera la sua galassia più di 100 volte (SN: 29/06/11). “Questo rende molto difficile misurare la luce proveniente dalla galassia ospite”, afferma Minghao Yue, astronomo del MIT. Ma durante i 13 miliardi di anni in cui la luce del quasar ha accelerato verso di noi, l’espansione dell’universo ha allungato le onde luminose di oltre il 700 per cento. Così, vediamo la luce visibile del quasar alle lunghezze d’onda dell’infrarosso, dove JWST conduce la maggior parte delle sue osservazioni.

Gli astronomi hanno scoperto che il buco nero che alimenta il quasar è 1,4 miliardi di volte più massiccio del Sole, in linea con le stime precedenti. La novità è la rilevazione della galassia ospite, le cui stelle sommano fino a 2,6 miliardi di masse solari. Si tratta di una cifra piccola rispetto alla Via Lattea, la cui massa stellare è di circa 60 miliardi di masse solari. Ma al tempo in cui vediamo il quasar, circa 750 milioni di anni dopo il Big Bang, tutte le galassie erano giovani, e anche la maggior parte delle galassie più grandi aveva meno stelle dei giganti moderni come il nostro.

Ciò che salta all’occhio è il peso relativo del buco nero: pesa il 54 per cento della massa stellare della sua galassia, contro solo lo 0,1 per cento circa dei buchi neri centrali nelle galassie giganti moderne. “Ciò significa che la coevoluzione tra i buchi neri e i loro ospiti nell’universo primordiale deve essere molto diversa” dalle galassie moderne, dice Yue.

L’astronomo dell’Università di Harvard Avi Loeb è d’accordo. Pensa che la radiazione del quasar abbia soppresso la formazione stellare nella galassia ospite riscaldando il suo gas (SN: 8/16/24). Per collassare e creare stelle, il gas interstellare deve essere gelido; In caso contrario, la spinta verso l’esterno della pressione termica impedisce al gas di collassare in nuove stelle. “Se dovessi indovinare”, dice, “il gas non è abbastanza freddo per formare molte stelle”.

Il quasar si spegnerà nel suo futuro, dice Loeb. Quindi il gas nella galassia circostante può raffreddarsi e formare stelle, aumentando la massa stellare della galassia. Se potessimo vedere la galassia così com’è oggi, la sua massa del buco nero rispetto alla sua massa stellare potrebbe benissimo corrispondere a quella delle galassie giganti vicine a noi.

Purtroppo, dice Yue, il nuovo lavoro non affronta il mistero di come questi enormi buchi neri siano cresciuti così tanto presto dopo il Big Bang (SN: 18/01/21). Ma le osservazioni mostrano un’altra galassia in collisione con quella che ospita il quasar. La collisione probabilmente riversa gas nel buco nero, aumentando la sua già considerevole massa e illuminando anche il quasar in modo che gli astronomi possano vederlo da una distanza così grande.

Citazioni

M.A. Marshall et al. GA-NIFS & EIGER: Un quasar ospite in fusione a z = 7 con un buco nero sovramassiccio. arXiv:2410.11035. Presentato il 14 ottobre 2024.