Rari incontri tra i pesi massimi cosmici


SDSS J141637.44+003352.2, un doppio quasar distante per il quale la luce che ci raggiunge è stata emessa 4,6 miliardi di anni fa. I due quasar si trovano a 13.000 anni luce di distanza l’uno dall’altro nel cielo, collocandoli vicino al centro di una massiccia galassia che sembra far parte di un gruppo, come dimostrano le galassie vicine nel pannello di sinistra. Nei pannelli inferiori, la spettroscopia ottica ha rivelato ampie linee di emissione associate a ciascuno dei due quasar, indicando che il gas si muove a migliaia di chilometri al secondo in prossimità di due distinti buchi neri supermassicci. I due quasar sono di colore diverso, a causa della diversa quantità di polvere che si trova davanti ad essi.

Gli Osservatori di Maunakea scoprono tre coppie di buchi neri supermassicci che si fondono.


Una danza cosmica tra due galassie che si fondono, ognuna delle quali contiene un buco nero supermassiccio che si sta rapidamente alimentando di così tanto materiale da creare un fenomeno noto come quasar, è una rara scoperta.

Gli astronomi hanno scoperto diverse coppie di tali galassie che si fondono, o quasar “doppi” luminosi, utilizzando tre Osservatori Maunakea alle Hawaii – Subaru Telescope, W. M. Keck Observatory e Gemini Observatory. Questi quasar doppi sono molto rari, un team di ricerca guidato dall’Istituto di Fisica e Matematica dell’Universo Kavli dell’Università di Tokyo stima che solo lo 0,3% di tutti i quasar conosciuti ha due buchi neri supermassicci che sono in rotta di collisione tra loro.

Lo studio è stato pubblicato sul numero del 26 agosto 2020 di The Astrophysical Journal.

“Nonostante la loro rarità, rappresentano una tappa importante nell’evoluzione delle galassie, dove il gigante centrale viene risvegliato, guadagnando massa, e potenzialmente influenzando la crescita della galassia che lo ospita”, ha detto Shenli Tang, studente laureato all’Università di Tokyo e coautore dello studio.

I quasar sono uno degli oggetti più luminosi ed energetici conosciuti nell’universo, alimentato da buchi neri supermassicci che sono da milioni a miliardi di volte più massicci del nostro Sole. Mentre il materiale ruota intorno a un buco nero al centro di una galassia, viene riscaldato ad alte temperature, rilasciando così tanta luce che il quasar può eclissare la galassia che lo ospita. Questo rende difficile individuare una coppia di galassie che si fondono con l’attività dei quasar; è difficile separare la luce dai due quasar perché sono così vicini l’uno all’altro. Inoltre, osservare un’area del cielo abbastanza ampia da catturare questi rari eventi in numero sufficiente è una sfida.

SDSS j0847-0013, uno dei tre rari quasar doppi scoperti con tre osservatori di maunakea.

Per superare questi ostacoli, il team ha approfittato di un’ampia e sensibile ricognizione del cielo utilizzando la telecamera Hyper Suprime-Cam (HSC) del telescopio Subaru.

“Per facilitare il nostro lavoro, abbiamo iniziato a guardare i 34.476 quasar noti del Sloan Digital Sky Survey con immagini HSC per identificare quelli che hanno due (o più) centri distinti”, ha detto l’autore principale John Silverman del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe. “Onestamente, non abbiamo iniziato a cercare due quasar. Stavamo esaminando le immagini di questi quasar luminosi per determinare in quale tipo di galassie preferivano risiedere quando abbiamo iniziato a vedere casi con due sorgenti ottiche nei loro centri dove ne aspettavamo solo una”.

Il team ha identificato 421 casi promettenti. Tuttavia, c’era ancora la possibilità che molti di questi non fossero quasar doppi in buona fede, ma piuttosto proiezioni casuali come la luce stellare della nostra galassia. La conferma ha richiesto un’analisi dettagliata della luce dei candidati per cercare i segni definitivi di due quasar distinti.

Utilizzando lo spettrometro a immagini a bassa risoluzione dell’Osservatorio Keck (LRIS) e lo spettrometro a campo integrale a infrarossi vicino all’Osservatorio Gemini, Silverman e il suo team hanno identificato tre quasar doppi, due dei quali erano precedentemente sconosciuti. Ogni oggetto della coppia mostrava la firma di gas che si muoveva a migliaia di chilometri al secondo sotto l’influenza di un buco nero supermassiccio.

I quasar doppi appena scoperti dimostrano la promessa di un’immagine ad ampio raggio combinata con osservazioni spettroscopiche ad alta risoluzione per rivelare questi oggetti sfuggenti, che sono la chiave per comprendere meglio la crescita delle galassie e i loro buchi neri supermassicci.

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