

Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta un’osservazione di 5 quasar lontani tra 9,8 e 10,9 miliardi di anni luce con l’aiuto di lenti gravitazionali che ne hanno offerto immagini multiple. Un team di astronomi ha usato l’osservatorio spaziale per i raggi X Chandra della NASA per studiare i dischi di accrescimento attorno ai buchi neri supermassicci che alimentano quei quasar scoprendo che uno ruota a una velocità che supera il 70% di quella della luce.

Ormai da parecchio tempo gli astronomi stanno sfruttando le lenti gravitazionali, la distorsione della luce proveniente da un oggetto cosmico causata dalla fortissima gravità complessiva di una galassia tra esso e la Terra. Si tratta di un fenomeno molto utile per osservare oggetti lontani miliardi di anni luce, in questo caso quasar, un tipo di nucleo galattico attivo in cui buchi neri supermassicci sono circondati da grandi quantità di materiali scaldati al punto da emettere onde elettromagnetiche che possono essere anche molto energetiche come i raggi X. Per questo motivo è possibile usare l’osservatorio spaziale per i raggi X Chandra per studiare quei quasar.

Le tecniche di osservazione di oggetti lontanissimi tramite lenti gravitazionali sono state perfezionale per tenere conto delle distorsioni generate dalle lenti ma anche sfruttando microlenti, singole stelle che possono fornire un’ulteriore amplificazione della luce proveniente da un quasar. La conseguenza è che viene osservata una regione più piccola che sta generando emissioni di raggi X.

Nel loro studio dei quasar, gli astronomi hanno sfruttato la capacità di un buco nero rotante di trascinare lo spazio con sé a di permettere ai materiali di orbitare più vicino ad esso rispetto a un buco nero non rotante. La conseguenza è che una regione più piccola da cui provengono le emissioni di raggi X, che corrisponde a un’orbita più ravvicinata, implica un buco nero che ruota più rapidamente.

I quasar studiati sono catalogati come Q J0158-4325, HE 0435-1223, SDSS J1004+4112, HE 1104-1805 e Q 2237+0305 (immagine NASA/CXC/Univ. of Oklahoma/X. Dai et al.), i quali hanno masse tra 160 e 500 milioni di volte quella del Sole. Secondo i risultati dello studio di quello catalogato come Q 2237+0305 e soprannominato Croce di Einstein, il buco nero supermassiccio che lo alimenta ruota a una velocità che supera il 70% di quella della luce. I buchi neri supermassicci che alimentano gli altri quattro quasar studiati ruotano a velocità che sono mediamente la metà di quello della Croce di Einstein.

Questo non è il primo studio che riguarda la Croce di Einstein: uno che riguardava solo quella è stato pubblicato nel dicembre 2015 sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters”. Grazie all’osservatorio spaziale per i raggi X Chandra è stato possibile stimare che le emissioni di raggi X provengono da una parte del disco di accrescimento che si trova a meno di 2,5 volte le dimensioni dell’orizzonte degli eventi mentre per gli altri quasar oggetto di questo studio i raggi X provengono da una parte del disco che si trova tra 4 e 5 volte le dimensioni dell’orizzonte degli eventi.

Secondo gli autori di questo studio, i buchi neri supermassicci esaminati ruotano così velocemente probabilmente perché sono cresciuti accumulando materiali da dischi di accrescimento che ruotano con un orientamento e una direzione molto simili e non con direzioni casuali. Quella situazione è stata paragonata a quella di una giostra rotante che continua a essere spinta nella stessa direzione aumentando la sua velocità.

Le ossservazione di questi 5 quasar sono state le più lunghe mai condotte con l’osservatorio spaziale per i raggi X Chandra dato che i tempi totali di esposizione sono andati da 1,7 a 5,4 giorni. I buchi neri supermassicci che li alimentano hanno masse lontane da quelle dei più massicci conosciuti, che raggiungono vari miliardi di volte quella del Sole ma si tratta comunque di oggetti estremi e quelli oggetto di questo studio sono anche molto antichi. Essi hanno una notevole influenza sulle galassie che li ospitano perciò queste ricerche aiutano a capire fenomeni estremi ma anche l’evoluzione delle galassie.