Utilizzando il Vlt (Very Large Telescope) dell’Eso (l’Osservatorio Australe Europeo), alcuni astronomi hanno studiato un quasar brillante, scoprendo che non solo è il più brillante della sua classe, ma è anche l’oggetto più luminoso mai osservato. I quasar sono i nuclei luminosi di galassie distanti e sono alimentati da buchi neri supermassicci. I quasar vennero scoperti nel 1963 dall’astronomo statunitense di origini olandesi Maarten Schmidt che osservò la luce emessa dalla sorgente 3C-273 e scoprì che essa era spostata verso il rosso, per effetto Doppler, dell’equivalente del 16% della velocità della luce: una velocità di recessione pazzesca che poneva l’oggetto, in apparenza una stellina insignificante, a una distanza di circa 3 miliardi di anni luce da noi.
Egli si rese conto nel 1963 che la luce proveniente sottoforma di onde radio da 3C 273 (il 273esimo oggetto del terzo atlante di Cambridge, da cui la sigla) era spostata verso la parte rossa dello spettro di una quantità pari al 16% della velocità della luce, il che poneva quell’oggetto, di aspetto quasi stellare, a oltre tre miliardi di anni luce da noi.
Un nuovo record
Si trattava, all’epoca, dell’oggetto più lontano e luminoso mai osservato direttamente. Adesso siamo di fronte a un nuovo primato: la massa del buco nero di questo nuovo quasar cresce dell’equivalente di un Sole al giorno, rendendolo il buco nero con la capacità di crescita più rapida trovato fino a oggi.
I buchi neri che alimentano i quasars raccolgono la materia dall’ambiente circostante in un processo così energetico da emettere grandi quantità di luce, così che i quasar sono tra gli oggetti più luminosi nel cielo, permettendo che anche quelli distanti siano visibili dalla Terra. Come regola generale, i quasar più luminosi indicano i buchi neri supermassicci che crescono più rapidamente.
Una crescita rapidissima e una massa mostruosa
“Abbiamo scoperto il buco nero con la crescita più rapida finora conosciuta. Ha una massa di 17 miliardi di volte quella del nostro Sole (!) e si nutre con poco più di un Sole al giorno. Questo lo rende l’oggetto più luminoso dell’Universo conosciuto”, ha dichiarato Christian Wolf, astronomo dell’Università Nazionale Australiana (Anu) e autore principale dello studio pubblicato oggi su Nature Astronomy. Il quasar, chiamato J0529-4351, è così lontano dalla Terra che la sua luce ha impiegato oltre 12 miliardi di anni per raggiungerci.
La materia attirata verso questo buco nero, sotto forma di disco, emette così tanta energia che J0529-4351 è oltre 500 trilioni di volte più luminoso del Sole. “Tutta questa luce proviene da un disco di accrescimento caldo che misura sette anni luce di diametro: deve essere il disco di accrescimento più grande dell’Universo”, afferma Samuel Lai, dottorando all’ANU e coautore dell’articolo. Sette anni luce equivalgono a circa 15.000 volte la distanza dal Sole all’orbita di Nettuno.
A dire il vero, alcuni anni fa, la NASA e l’Agenzia spaziale europea (Esa) riferirono che il telescopio spaziale Hubble aveva scoperto un quasar, J043947.08+163415.7, luminoso quanto 600 trilioni di stelle come il Sole. Tuttavia, la luminosità di quel quasar era amplificata da una galassia “lente”, situata tra noi e il quasar lontano. Oggi si stima che la luminosità effettiva di J043947.08+163415.7 equivalga a circa 11 trilioni di Soli (1 trilione è un milione di milioni: 1 000 000 000 000 o 1012), ben meno luminoso, quindi, rispetto a J0529-4351.
La cosa sorprendente è che questo quasar da record è rimasto nascosto per moltissimo tempo. “È una sorpresa che sia rimasto sconosciuto fino a oggi, dato che conosciamo già un milione circa di quasar meno notevoli”, dice il coautore Christopher Onken, astronomo dell’Anu. Aggiunge che seppur questo oggetto compaia già nelle immagini della Schmidt Southern Sky Survey dell’Eso, risalente al 1980, in realtà non è stato riconosciuto come quasar fino a decenni dopo.
Usare modelli di machine learning
Trovare quasar richiede dati osservativi precisi da vaste aree del cielo. Gli insiemi dei dati risultanti sono così grandi che i ricercatori spesso utilizzano modelli di apprendimento automatico (machine-learning) per analizzarli e distinguere i quasar da altri oggetti celesti. Tuttavia, questi modelli vengono addestrati su dati esistenti, il che limita i potenziali candidati a oggetti simili a quelli già noti. Se un nuovo quasar fosse più luminoso di tutti quelli osservati in precedenza, il programma potrebbe rifiutarlo e classificarlo invece come una stella non troppo distante dalla Terra.
Un’analisi automatizzata dei dati del satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea ha escluso J0529-4351 perché troppo luminoso per essere un quasar, suggerendo invece che fosse una stella. I ricercatori lo hanno identificato come un quasar distante soltanto l’anno scorso, utilizzando le osservazioni del telescopio dell’Università Nazionale Australiana da 2,3 metri di diametro, presso l’Osservatorio di Siding Spring in Australia. Scoprire che si trattava del quasar più luminoso mai osservato, tuttavia, richiese un telescopio più grande e misure effettuate con uno strumento ancora più preciso: lo spettrografo X-shooter installato sul Very Large Telescope (Vlt) dell’Eso nel deserto cileno di Atacama.
In attesa di future osservazioni
Il buco nero con la crescita più rapida mai osservato sarà anche un obiettivo perfetto per quando l’aggiornamento di Gravity+, installato sul Vlti (l’interferometro del Vlt) dell’Eso, progettato per misurare con accuratezze la massa dei buchi neri, compresi quelli lontani dalla Terra. Inoltre, l’Elt (Extremely Large Telescope) dell’Eso, un telescopio di 39 metri di diametro in costruzione sempre nel deserto cileno di Atacama, renderà ancora più fattibile l’identificazione e la caratterizzazione di tali oggetti sfuggenti.
Trovare e studiare i buchi neri supermassicci distanti potrebbe far luce su alcuni dei misteri dell’Universo primordiale, tra cui il modo in cui essi e le galassie che li ospitano si sono formati ed evoluti. Ma non è l’unico motivo per cui Wolf li cerca. “Personalmente, mi piace semplicemente la caccia“, dice. “Per qualche minuto al giorno, mi sento di nuovo un bambino, mentre gioco alla caccia al tesoro, mettendo in gioco tutto quello che ho imparato da allora.”
La ricerca è stata presentata in un articolo intitolato “The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole” pubblicato su Nature Astronomy.
