Da osservazioni precedenti, molti buchi neri supermassicci con una massa superiore a 1 miliardo di volte quella del Sole sono stati scoperti anche nell’universo primordiale, quando l’età dell’universo era inferiore a 1 miliardo di anni.
Questi oggetti sono chiamati quasar perché la grande quantità di mezzo interstellare che viene inghiottito dal buco nero a volte brilla così intensamente che a volte supera la galassia che li contiene.
È anche noto che le galassie che ospitano quasar spesso formano stelle in modo esplosivo (da centinaia a migliaia di soli ogni anno). Cosa causa e sostiene la crescita dei buchi neri supermassicci e la formazione stellare esplosiva?
Un’ipotesi principale è la fusione delle galassie. Si pensa che la fusione di galassie ricche nel mezzo interstellare (principalmente gas) comprima il gas per formare un gran numero di stelle, e la crescita dei buchi neri proceda utilizzando il mezzo interstellare che fluisce verso il centro.
Pertanto, è importante studiare in dettaglio i buchi neri nella fase pre-fusione delle galassie, che si prevede siano gli antenati dei quasar ad alta luminosità, al fine di ottenere una comprensione più profonda della formazione dei corpi celesti nell’universo primordiale.
Tuttavia, la ricerca su tali antenati non è progredita per molto tempo.
Questo perché sono difficili da individuare perché non sono quasar luminosi ad alta intensità perché non sono fusi in quasar di luminosità, il che significa che sono molto scuri.
Per superare questo problema, un team di ricerca guidato dal professore associato Yoshiki Matsuoka dell’Università di Ehime ha prima analizzato in dettaglio i dati di esplorazione su larga scala dell’universo utilizzando la fotocamera a campo ultra-grandangolare del telescopio Subaru.
Questa sonda, che dimostra il grande potere di raccolta della luce del telescopio Subaru, è molto più sensibile dell’esplorazione su larga scala da parte di altri telescopi e può rilevare anche oggetti celesti deboli.
Di conseguenza, a circa 12,8 miliardi di anni luce di distanza, cioè nell’era chiamata “Alba Cosmica”, quando l’età dell’universo è ancora di 900 milioni di anni, hanno trovato una regione in cui due quasar a bassissima luminosità (da diverse decine a 100 volte più deboli dei quasar ad alta luminosità della stessa epoca) sono fianco a fianco.
Questa è la registrazione più lontana di una tale “coppia di quasar”. Inoltre, poiché è molto debole, ci si aspettava che fosse un oggetto celeste prima della crescita dei buchi neri supermassicci in pieno svolgimento, cioè prima della fusione delle galassie.
Tuttavia, le osservazioni del telescopio Subaru hanno fornito solo informazioni sul buco nero supermassiccio al centro, e non era chiaro se le galassie che li ospitano fossero davvero destinate a fondersi, cioè se sarebbero cresciute in quasar ad alta luminosità in futuro.
Pertanto, un gruppo di ricerca guidato dal professore associato Takuma Izumi del National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) ha utilizzato il telescopio ALMA per osservare la galassia ospite di questa coppia di quasar.
I risultati di questa osservazione sono stati sorprendenti. La distribuzione osservata del mezzo interstellare (le due galassie ospiti e le strutture che le collegano) e i loro movimenti indicavano chiaramente che queste galassie stavano interagendo tra loro.
Nel prossimo futuro, senza dubbio si fonderanno in un’unica galassia. Inoltre, la massa totale di gas in queste galassie (circa 100 miliardi di volte la massa del Sole) calcolata dai dati osservativi è uguale o superiore a quella della galassia ospite di quasar ad alta luminosità, il cui nucleo centrale è ordini di grandezza più luminoso.
Con una tale quantità di materiale, dovrebbe essere facile coprire l’attività esplosiva di formazione stellare dopo la fusione e il rifornimento di buchi neri supermassicci.
Pertanto, questo risultato della ricerca è un risultato importante nell’identificazione degli antenati dei quasar ad alta luminosità, le specie celesti più luminose dell’universo primordiale, e delle galassie esplosive di formazione stellare che li ospitano, da molteplici prospettive come la struttura delle galassie, il movimento e la quantità di mezzo interstellare.
Il professore associato Takuma Izumi, che ha guidato lo studio, ha commentato i risultati, dicendo: “Due galassie interagiscono come se stessero danzando, e al centro di esse c’è un buco nero che sta crescendo attivamente in futuro”.
Il telescopio Subaru e ALMA hanno collaborato per rivelare il nucleo galattico (buco nero supermassiccio) e il gas nella galassia ospite. Tuttavia, la natura della stella nella galassia ospite è ancora sconosciuta.
Ad esempio, il telescopio spaziale James Webb, attualmente in funzione, fornirà una migliore comprensione delle proprietà stellari di questo oggetto.
È l’antenato del quasar ad alta luminosità che ho finalmente trovato. Come prezioso laboratorio nell’universo, vorrei approfondire la nostra comprensione delle sue proprietà attraverso varie osservazioni”. Ha anche espresso le sue aspettative per il futuro.
Immagine: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO
