Il più grande getto radio mai visto nell’universo primordiale

Il getto mostruoso si estende per almeno 200.000 anni luce e si è formato quando l’Universo aveva meno del 10% della sua età attuale.

 

 

Utilizzando il telescopio Gemini North, metà dell’Osservatorio Internazionale Gemini, finanziato in parte dalla National Science Foundation degli Stati Uniti e gestito da NSF NOIRLab, gli astronomi hanno caratterizzato il più grande getto radio dell’Universo primordiale mai realizzato.

Storicamente, tali grandi getti radio sono rimasti sfuggenti nell’Universo lontano.

Con queste osservazioni, gli astronomi hanno nuove preziose informazioni su quando si sono formati i primi getti nell’Universo e su come hanno influenzato l’evoluzione delle galassie.

Da decenni di osservazioni astronomiche, gli scienziati sanno che la maggior parte delle galassie contiene buchi neri massicci al loro centro.

Il gas e la polvere che cadono in questi buchi neri liberano un’enorme quantità di energia a causa dell’attrito, formando nuclei galattici luminosi, chiamati quasar, che espellono getti di materia energetica.

Questi getti possono essere rilevati con radiotelescopi fino a grandi distanze.

Nel nostro Universo locale questi getti radio non sono rari, con una piccola frazione trovata nelle galassie vicine, ma sono rimasti sfuggenti nel lontano Universo primordiale fino ad ora.

Utilizzando una combinazione di telescopi, gli astronomi hanno scoperto un lontano getto radio a due lobi che si estende per almeno 200.000 anni luce, il doppio della larghezza della Via Lattea.

Questo è il più grande getto radio mai trovato all’inizio della storia dell’Universo. 

Il getto è stato identificato per la prima volta utilizzando il telescopio internazionale LOFAR (Low Frequency Array), una rete di radiotelescopi in tutta Europa.

Osservazioni di follow-up nel vicino infrarosso con il Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS) e nell’ottico con il telescopio Hobby Eberly, sono state ottenute per dipingere un quadro completo del getto radio e del quasar che lo produce.

Questi risultati sono fondamentali per ottenere maggiori informazioni sui tempi e sui meccanismi alla base della formazione dei primi getti su larga scala nel nostro Universo.

“Stavamo cercando quasar con forti getti radio nell’Universo primordiale, che ci aiutano a capire come e quando si formano i primi getti e come influenzano l’evoluzione delle galassie”, afferma Anniek Gloudemans, ricercatrice post-dottorato presso NOIRLab e autrice principale dell’articolo che presenta questi risultati su The Astrophysical Journal Letters.

Determinare le proprietà del quasar, come la sua massa e la velocità con cui consuma materia, è necessario per comprendere la sua storia di formazione. Per misurare questi parametri, il team ha cercato una specifica lunghezza d’onda della luce emessa dai quasar, nota come ampia linea di emissione MgII (magnesio).

Normalmente, questo segnale appare nella gamma di lunghezze d’onda ultraviolette.

Tuttavia, a causa dell’espansione dell’Universo, che fa sì che la luce emessa dal quasar venga “allungata” a lunghezze d’onda più lunghe, il segnale di magnesio arriva sulla Terra nella gamma di lunghezze d’onda del vicino infrarosso, dove è rilevabile con GNIRS.

Il quasar, chiamato J1601+3102, si è formato quando l’Universo aveva meno di 1,2 miliardi di anni, solo il 9% della sua età attuale.

Mentre i quasar possono avere masse miliardi di volte maggiori di quella del nostro Sole, questo è un po’ piccolo, con un peso di 450 milioni di volte la massa del Sole.

I getti a doppia faccia sono asimmetrici sia in termini di luminosità che di distanza che si estendono dal quasar, indicando che un ambiente estremo potrebbe influenzarli.

“È interessante notare che il quasar che alimenta questo massiccio getto radio non ha una massa estrema del buco nero rispetto ad altri quasar”, afferma Gloudemans. “Questo sembra indicare che non c’è necessariamente bisogno di un buco nero eccezionalmente massiccio o di un tasso di accrescimento per generare getti così potenti nell’Universo primordiale”.

La precedente scarsità di grandi getti radio nell’Universo primordiale è stata attribuita al rumore proveniente dalla radiazione cosmica di fondo, l’onnipresente nebbia di radiazione a microonde lasciata dal Big Bang.

Questa radiazione di fondo persistente normalmente diminuisce la luce radio di tali oggetti distanti.

“È solo perché questo oggetto è così estremo che possiamo osservarlo dalla Terra, anche se è molto lontano”, dice Gloudemans. “Questo oggetto mostra ciò che possiamo scoprire combinando la potenza di più telescopi che operano a diverse lunghezze d’onda”.

“Quando abbiamo iniziato a guardare questo oggetto, ci aspettavamo che il getto meridionale fosse solo una fonte vicina non correlata, e che la maggior parte di esso fosse piccolo. Ciò ha reso piuttosto sorprendente quando l’immagine di LOFAR ha rivelato strutture radio grandi e dettagliate”, afferma Frits Sweijen, ricercatore post-dottorato presso l’Università di Durham e coautore dell’articolo.

 «La natura di questa sorgente distante ne rende difficile il rilevamento a frequenze radio più elevate, dimostrando la potenza di LOFAR da solo e le sue sinergie con altri strumenti».

Gli scienziati hanno ancora una moltitudine di domande su come i quasar radioluminosi come J1601+3102 differiscano dagli altri quasar.

Non è chiaro quali circostanze siano necessarie per creare getti radio così potenti, o quando si siano formati i primi getti radio nell’Universo.

Grazie alla collaborazione di Gemini North, LOFAR e del telescopio Hobby Eberly, siamo un passo più vicini alla comprensione dell’enigmatico Universo primordiale.

 

 

Immagine: NOIRLab/NSF/AURA/M. Garlick