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La nuova immagine di Hubble sta aprendo una porta verso una migliore comprensione dei quasar. La vista di Hubble è così nitida che ha fotografato cose strane entro 16.000 anni luce dal buco nero, come filamenti, lobi e una misteriosa struttura a forma di L.
Gli astronomi dilettanti possono andare a caccia di un oggetto stellare unico, chiamato 3C 273, che detiene il record come l’obiettivo più lontano disponibile per essere visto dalla Terra attraverso un telescopio da cortile di dimensioni comuni.
Poiché 3C 273 emette l’equivalente di luce di trilioni di soli, può essere visto attraverso oltre due miliardi di anni luce! Oggi sappiamo che è il nucleo accecante e luminoso di una galassia attiva alimentata da un buco nero supermassiccio che divora materiale.
Nel 1963, la 3C 273 era un mistero completo. L’astronomo Maarten Schmidt ha ingrandito l’oggetto perché la sua forte emissione radio ha attirato la sua attenzione.
Sembrava una stella nel telescopio più potente del mondo dell’epoca. Ma la sua luce era strana. L’espansione dell’universo ha allungato la luce in lunghezze d’onda rosse.
Questo parametro, chiamato redshift cosmologico, corrisponde a una distanza di 2,5 miliardi di anni luce per 3C 273. È troppo lontano per essere visto da una stella solitaria.
Divenne una classe di oggetti misteriosi completamente nuova chiamata quasar, o oggetto quasi-stellare. La sua estrema luminosità e la sua raffica di energia erano sbalorditive per l’esistenza di qualcosa tra galassie lontane.
Nel 1929, molto prima della scoperta del quasar, l’astrofisico Sir James Jeans suggerì che i centri luminosi e puntiformi delle galassie sono il luogo in cui la materia si riversa nell’universo da un’altra dimensione.
Questa congettura è stata in seguito soprannominata “buco bianco”. Ma è vero esattamente il contrario.
Oggi conosciamo i quasar e la più ampia classe di nuclei galattici attivi che contengono buchi neri mostruosi che inghiottono la materia. I quasar sono ormai una parte fondamentale dell’astrofisica e della cosmologia.
Questi brillanti fari sono intimamente legati alla formazione e all’evoluzione di stelle e galassie.
La nuova immagine di Hubble sta aprendo una porta verso una migliore comprensione dei quasar. La vista di Hubble è così nitida che ha fotografato cose strane entro 16.000 anni luce dal buco nero, come filamenti, lobi e una misteriosa struttura a forma di L.
Alcuni degli oggetti potrebbero essere piccole galassie satelliti catturate che cadono nel buco nero di quasi 900 milioni di masse solari.
Almeno 1 milione di quasar sono sparsi uniformemente in tutto il cielo. E 3C 273 ha dato il via a tutto come il primo quasar mai scoperto.
Gli astronomi hanno utilizzato le capacità uniche del telescopio spaziale Hubble della NASA per scrutare più da vicino che mai nella gola di un buco nero mostruoso che alimenta un quasar.
Un quasar è un centro galattico che brilla intensamente quando il buco nero consuma materiale nelle sue immediate vicinanze.
Le nuove viste di Hubble dell’ambiente intorno al quasar mostrano un sacco di “cose strane”, secondo Bin Ren dell’Osservatorio della Costa Azzurra e dell’Université Côte d’Azur di Nizza, in Francia.
“Abbiamo alcune bolle di diverse dimensioni e una misteriosa struttura filamentosa a forma di L. Tutto questo si trova a meno di 16.000 anni luce dal buco nero”.
Alcuni degli oggetti potrebbero essere piccole galassie satelliti attorno al buco nero, e quindi potrebbero offrire i materiali che si accumuleranno sul buco nero supermassiccio centrale, alimentando il faro luminoso.
“Grazie alla potenza di osservazione di Hubble, stiamo aprendo una nuova porta verso la comprensione dei quasar”, ha detto Ren. “I miei colleghi sono entusiasti perché non hanno mai visto così tanti dettagli prima”.
I quasar sembrano stelle come fonti puntiformi di luce nel cielo (da qui il nome oggetto quasi-stellare). Il quasar nel nuovo studio, 3C 273, è stato identificato nel 1963 dall’astronomo Maarten Schmidt come il primo quasar.
A una distanza di 2,5 miliardi di anni luce era troppo lontana per una stella. Deve essere stata più energetica di quanto si sia mai immaginata, con una luminosità oltre 10 volte superiore a quella delle galassie ellittiche giganti più luminose.
Questo ha aperto la porta a un nuovo enigma inaspettato in cosmologia: cosa sta alimentando questa massiccia produzione di energia? Il probabile colpevole era il materiale che si accumulava su un buco nero.
Nel 1994 la nuova visione acuta di Hubble rivelò che l’ambiente che circonda i quasar è molto più complesso di quanto si sospettasse inizialmente.
Le immagini suggerivano collisioni galattiche e fusioni tra quasar e galassie compagne, dove i detriti cadono a cascata sui buchi neri supermassicci. Questo riaccende i buchi neri giganti che guidano i quasar.
Per Hubble, fissare il quasar 3C 273 è come guardare direttamente nel faro di un’auto accecante e cercare di vedere una formica che striscia sul bordo intorno ad esso.
Il quasar riversa migliaia di volte l’intera energia delle stelle in una galassia. Uno dei quasar più vicini alla Terra, 3C 273, si trova a 2,5 miliardi di anni luce di distanza. (Se fosse molto vicino, a poche decine di anni luce dalla Terra, apparirebbe luminoso come il Sole nel cielo!)
Lo strumento STIS di Hubble può fungere da coronografo per bloccare la luce proveniente da fonti centrali, non diversamente da come la Luna blocca il bagliore del Sole durante un’eclissi solare totale.
Gli astronomi hanno usato STIS per svelare dischi polverosi attorno alle stelle per comprendere la formazione dei sistemi planetari, e ora possono usare STIS per comprendere meglio le galassie ospiti dei quasar.
Il coronografo di Hubble ha permesso agli astronomi di guardare otto volte più vicino al buco nero che mai.
Gli scienziati hanno ottenuto una rara visione del getto extragalattico di materiale del quasar, lungo 300.000 anni luce, che sfreccia nello spazio quasi alla velocità della luce.
Confrontando i dati coronografici di STIS con le immagini d’archivio di STIS con una separazione di 22 anni, il team guidato da Ren ha concluso che il getto si muove più velocemente quando è più lontano dal buco nero mostruoso.
“Con le strutture spaziali fini e il movimento del getto, Hubble ha colmato un divario tra l’interferometria radio su piccola scala e le osservazioni di imaging ottico su larga scala, e quindi possiamo fare un passo osservativo verso una comprensione più completa della morfologia dell’ospite del quasar. La nostra visione precedente era molto limitata, ma Hubble ci sta permettendo di comprendere in dettaglio la complicata morfologia dei quasar e le interazioni galattiche. In futuro, guardare più avanti 3C 273 in luce infrarossa con il telescopio spaziale James Webb potrebbe darci più indizi”, ha detto Ren.
Almeno 1 milione di quasar sono sparsi nel cielo. Sono utili “faretti” di fondo per una varietà di osservazioni astronomiche. I quasar erano più abbondanti circa 3 miliardi di anni dopo il Big Bang, quando le collisioni tra galassie erano più comuni.
