Il quasar più massiccio dell’universo primordiale

Gli astronomi hanno scoperto il quasar più massiccio dell’universo primordiale, contenente un buco nero con una massa equivalente a 1,5 miliardi di soli. Formalmente designato come J1007 + 2115, il quasar appena scoperto è uno dei due noti dello stesso periodo cosmologico. I quasar sono gli oggetti più energici nell’universo e, sin dalla loro scoperta, gli astronomi sono stati desiderosi di determinare quando siano apparsi per la prima volta nella nostra storia cosmica.

In onore della sua scoperta attraverso i telescopi su Mauna kea, una montagna venerata nella cultura hawaiana, al quasar è stato dato il nome hawaiano Pōniuāʻena. È il primo quasar a ricevere un nome indigeno, creato da 30 insegnanti di scuola di immersione hawaiani durante un seminario.

Secondo la teoria attuale, i quasar sono alimentati da buchi neri supermassicci. Man mano che questi divorano la materia circostante (polvere, gas o persino intere stelle), emettono enormi quantità di energia, tanto da mettere in ombra intere galassie.

Il buco nero supermassiccio che alimenta Pōniuāʻena rende questo quasar l’oggetto più distante con massa >1 miliardo di masse solari, e quindi il più antico nell’universo. Secondo un nuovo studio che ne documenta la scoperta, la luce di Pōniuāʻena impiegò 13,02 miliardi di anni per raggiungere la Terra, iniziando il suo viaggio appena 700 milioni di anni dopo il Big Bang.

“È il primo mostro di questo tipo che conosciamo“, ha detto Jinyi Yang, un ricercatore post-dottorato di ricerca presso lo Steward Observatory dell’Università dell’Arizona e autore principale dello studio, che sarà pubblicato nelle The Astrophysical Journal Letters.

La domanda su come un enorme buco nero potesse materializzarsi quando l’universo era ancora nella sua infanzia ha tormentato gli astronomi e i cosmologi per molto tempo. L’idea che un buco nero di queste proporzioni possa essersi evoluto da un buco nero molto più piccolo è quasi impossibile, secondo gli attuali modelli cosmologici.
Invece, gli autori dello studio suggeriscono che il quasar nacque come buco nero con una massa equivalente a 10.000 soli già 100 milioni di anni dopo il Big Bang.

Il mostro cosmico è il secondo assoluto più lontano tra quelli conosciuti, ed è stato scoperto con la Dark Energy Camera sul telescopio Víctor M. Blanco da 4 metri situato presso Cerro Tololo in Cile, e grazie alla Wide Field Camera sul telescopio a infraossi di Mauna Kea; ed è stato poi osservato dal telescopio Gemini e dal grande telescopio Keck, sempre a Mauna Kea, ricevendo poi conferme della sua esistenza dall’Osservatorio di Las Campanas, in Cile.

La scoperta di un quasar dall’alba del cosmo offre ai ricercatori uno sguardo raro in un tempo in cui l’universo era ancora giovane e molto diverso da quello che vediamo oggi. La teoria attuale suggerisce che all’inizio dell’universo, dopo il Big Bang, gli atomi erano troppo distanti tra loro per interagire e formare stelle e galassie. La nascita di stelle e galassie come le conosciamo avvenne durante l’epoca della reionizzazione, circa 400 milioni di anni dopo la grande esplosione iniziale.

“All’indomani del Big Bang, l’universo era molto freddo, perché non c’erano ancora stelle; nessuna luce“, ha detto Xiaohui Fan, del Dipartimento dell’Università dell’Arizona. “Ci sono voluti dai 300 ai 400 milioni di anni prima che apparissero le prime stelle e galassie che hanno iniziato a riscaldare l’universo.”

Sotto l’influenza del riscaldamento, le molecole di idrogeno furono eliminate dagli elettroni in un processo noto come ionizzazione. Questo processo è durato solo poche centinaia di milioni di anni – un battito di ciglia nella vita dell’universo – ed è oggetto di ricerche in corso.

Nel 2018, il team ha annunciato la scoperta del quasar più distante trovato fino ad oggi. Designato come J1342 + 0928, quell’oggetto è 2 milioni di anni più vecchio di Pōniuāʻena, una differenza piuttosto insignificante per gli standard cosmici.