Hokkaido University – Un gruppo di ricercatori guidato dl Dragan Salak, professore presso l’Università di Hokkaido, insieme a Takuya Hashimoto, professore presso l’Università di Tsukuba e Professore Akio Inoue presso l’Università di Waseda, ha fatto una scoperta rivoluzionaria confermando le predizioni teoriche riguardanti un’eruzione di gas molecolare da un quasar quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni.
I quasar sono tra gli oggetti più affascinanti conosciuti, sono nuclei galattici attivi che emettono un’enorme quantità di energia. Sono estremamente luminosi, con un aspetto simile a stelle, e si trovano a distanze estreme dalla Terra. Grazie alla loro luminosità e distanza, forniscono uno sguardo alle condizioni dell’universo primordiale, quando aveva meno di 1 miliardo di anni.
La maggior parte delle radiazioni emesse dai quasar fanno parte della banda radio e infrarosse, al contrario delle galassie normali, che emettono prevalentemente nell’ottico.
Negli anni ’50, i pionieri della radioastronomia hanno classificato numerose radiosorgenti, ancora avvolte nel mistero della loro origine. Tuttavia, a causa della limitata capacità risolutiva dei radiotelescopi dell’epoca, non era possibile determinare con precisione le posizioni di queste sorgenti radio e, di conseguenza, comprendere appieno la loro natura. Fu solo negli anni ’60, con l’introduzione di nuovi radiotelescopi, che si riuscì a ottenere posizioni più accurate per alcune di queste sorgenti, aprendo la strada allo studio delle corrispondenti controparti ottiche.
L’importante progresso consentì di associare alcune di queste sorgenti a nebulose, resti di supernova o radiogalassie. Tuttavia, la svolta avvenne nel 1960, quando la sorgente radio 3C 48, inizialmente catalogata come tale, si rivelò otticamente come un oggetto blu dalla luminosità estremamente debole e dall’aspetto stellare. Il suo spettro, contraddistinto da ricche righe di emissione, sfidava le spiegazioni convenzionali.
Questa scoperta inaugurò l’identificazione di ulteriori radiosorgenti simili, inizialmente scambiate per stelle peculiari con attività radio. Tuttavia, le peculiarità delle loro righe spettrali li differenziavano nettamente da qualsiasi altra conoscenza scientifica dell’epoca. L’indagine successiva rivelò sempre più sorgenti radio compatte associate ad oggetti dall’aspetto stellare, dando vita alla nascita del termine “quasar”, un’abbreviazione che denota le “sorgenti radio quasi stellari”.
Il team responsabile della scoperta ha utilizzato l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile per effettuare le osservazioni. Questo strumento è fondamentale per rilevare molecole di gas in eruzione in oggetti così remoti. L’eruzione molecolare è stata individuata nella galassia ospite del quasar J2054-0005, rappresentando la prima evidenza di soppressione della formazione stellare causata da un flusso di gas molecolare in un quasar nei primi anni dell’universo.
Il gas molecolare è cruciale per la formazione stellare, e la sua espulsione può effettivamente sopprimere la creazione di nuove stelle in galassie con quasar.Questo diventa rilevante per la comprensione dell’evoluzione delle galassie e potrebbe spiegare il mistero della cessazione della formazione stellare in alcune galassie sferoidali.
“Le eruzioni di gas molecolare svolgono un ruolo importante nella formazione e nell’evoluzione delle galassie fin dai primi tempi, poiché possono regolare la formazione stellare”, spiega Salak. Questi oggetti sembrano aver smesso di generare nuove stelle miliardi di anni fa, e le eruzioni di gas potrebbero essere il meccanismo chiave per questo arresto.
Il quasar osservato, J2054-0005, ha un redshift molto elevato, indicando che si sta allontanando rapidamente dalla Terra. Hashimoto afferma: “J2054-0005 è uno dei quasar più luminosi nell’universo lontano, quindi abbiamo deciso di studiare questo oggetto poiché rappresenta un eccellente candidato per indagare potenti eruzioni.”
La scoperta è stata effettuata analizzando la molecola di idrossile (OH), e le osservazioni hanno rivelato che il gas espulso si muove a una velocità superiore a 600 km/s. Ciò significa che le molecole di OH hanno assorbito parte della radiazione emessa dal quasar, creando un effetto di assorbimento che ha permesso agli astronomi di rilevare la presenza del gas.
I risultati di questa ricerca rappresentano la prima forte evidenza dell’esistenza di potenti eruzioni di gas molecolare nelle galassie con quasar, influenzando l’evoluzione galattica durante le prime fasi dell’universo. “Il gas molecolare è un componente molto importante delle galassie perché è il carburante per la formazione stellare”, conclude Salak. “Le nostre scoperte mostrano che i quasar sono in grado di sopprimere la formazione stellare nelle loro galassie ospiti espellendo gas molecolare nello spazio intergalattico.”
Tuttavia, il quadro è complesso, poiché le galassie possono anche rifornirsi di nuovo materiale dal mezzo circumgalattico. È necessario comprendere meglio i meccanismi che regolano questo processo per ottenere una visione completa dell’impatto delle eruzioni di gas molecolare sulle galassie primordiali.
Questa scoperta solleva nuove domande e stimola ulteriori ricerche nell’ambito dell’astronomia galattica e della formazione stellare. Con strumenti avanzati come l’interferometro Alma, gli scienziati sono pronti a esplorare sempre più a fondo i misteri dell’universo primordiale.
A cura di Vito Saggese


Fonti:
https://phys.org/news/2024-01-alma-shadow-molecular-outflow-quasar.html
https://www.media.inaf.it/2024/02/08/eruzione-quasar/
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad0df5