

Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters” riporta l’osservazione di getti di particelle cariche provenienti da un buco nero supermassiccio che interagiscono con nubi di gas attorno ad essi nel quasar MG J0414+0534, distante circa 11 miliardi di anni luce. Un team di ricercatori ha usato il radiotelescopio ALMA per osservare quel quasar ma i dettagli sono stati rilevati grazie a un effetto di lente gravitazionale generato da una galassia tra il quasar e la Terra. L’interazione tra getti e nubi suggerisce che l’attività del quasar nelle onde radio sia allo stadio iniziale e quindi utile per capire meglio i primi stadi di evoluzione delle galassie che ospitano un quasar nell’universo primordiale.

Lo studio di galassie primordiali aiuta a capire i processi che hanno portato alla loro formazione ed evoluzione. Non è per niente facile perché osservare galassie del genere significa che sono molto distanti, oltre 10 miliardi di anni luce. Strumenti come il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), inaugurato nel marzo 2013, permettono di osservare oggetti lontanissimi ma perfino con la sua potenza e sensibilità è difficile rilevare dettagli come l’interazione tra getti di materiali ionizzati e nubi di gas attorno a un quasar. Per fortuna, nel caso del quasar MG J0414+0534 c’è una galassia in mezzo che agisce da lente gravitazionale con la sua forza di gravità ingrandendo l’immagine del quasar.

L’effetto di lente gravitazionale genera una distorsione nell’immagine del quasar MG J0414+0534 che viene osservata dal radiotelescopio ALMA ma è possibile ricostruirne la forma reale. L’immagine in alto (Cortesia ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), K. T. Inoue et al.) mostra il risultato di quell’elaborazione. Le emissioni di polveri e gas ionizzato attorno al quasar sono mostrate in rosso. Le emissioni di gas di monossido di carbonio sono mostrate in verde, con una struttura a due poli lungo i getti. L’immagine in basso (Cortesia Kindai University) mostra un concetto artistico della galassia studiata sulla sinistra con un ingrandimento del quasar sulla destra in cui è possibile vedere meglio i getti che interagiscono con le nubi di gas attorno ad esso.

Le osservazioni del quasar MG J0414+0534 hanno mostrato i getti di materiali ionizzati espulsi a velocità elevatissime dal buco nero supermassiccio che alimenta il quasar. In alcune galassie vicine, i getti spazzano via nubi di gas, causando una soppressione della formazione stellare. L’influenza dei buchi neri supermassicci sulle galassie che li ospitano e in particolare sulla formazione stellare è un problema molto studiato dagli astronomi e studiare l’interazione tra getti e nubi nel corso della storia dell’universo è cruciale per capire i vari processi in atto. In questo caso, è stato possibile studiare il processo nelle sue prime fasi in una galassia lontana circa 11 miliardi di anni luce che vediamo com’era quando l’universo era ancora giovane.

Con l’aiuto dell’effetto di lente gravitazionale, il radiotelescopio ALMA ha permesso ai ricercatori di scoprire che le nubi attorno ai getti provenienti dal buco nero supermassiccio si muovono a velocità che possono raggiungere i 600 km/s, mostrando chiare prove che ci sono degli impatti con il gas. Un’altra scoperta è che le dimensioni delle nubi di gas e dei getti stessi sono molto inferiori a quelle tipiche di una galassia di quell’età. Per questo motivo, i ricercatori ritengono di aver osservato una delle primissime fasi dell’evoluzione dei getti, che potrebbe significare che i getti sono stati lanciato poche decine di migliaia di anni prima.

Il professor Kaiki Inoue della Kindai University, in Giappone, primo autore dell’articolo, ha spiegato che il quasar MG J0414+0534 è un esempio eccellente a causa dei giovani getti. Assieme ai suoi colleghi, ha scoperto le prove che c’è una notevole interazione tra i getti e le nubi perfino nelle primissime fasi dell’evoluzione dei getti. Per questo motivo i ricercatori pensano che la loro scoperta apra la via a una migliore comprensione dei processi evolutivi delle galassie nell’universo primordiale.

La fortuna di avere una lente gravitazionale che ha permesso di osservare dettagli del quasar MG J0414+0534 ha portato nuove informazioni sullo sviluppo dei buchi neri supermassicci, in particolare quando l’universo era giovane. Altre osservazioni mirate potrebbero catturare altri dettagli per capire meglio l’influenza che hanno questi oggetti estremi sulle galassie che li ospitano. Gli studi riguardano soprattutto quando l’attività dei buchi neri supermassicci può inibire la formazione stellare e quando può invece stimolarla.