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Insolite strutture radio scoperte intorno al quasar più luminoso mai trovato

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Gli astronomi hanno scoperto due grandi e misteriosi oggetti che esplodono dal buco nero più luminoso dell’Universo conosciuto. Scoperto in un’indagine del 1959 sulle sorgenti  di onde radio cosmiche, il buco nero supermassiccio 3C 273 è un quasar, abbreviazione per “oggetto quasi stellare“, perché la luce emessa da questi colossi è abbastanza luminosa da essere scambiata per luce stellare.

Sebbene i buchi neri in sé non emettano luce, i più grandi sono circondati da giganteschi vortici di gas chiamati dischi di accrescimento; quando il gas cade nel buco nero a una velocità quasi pari a quella della luce, l’attrito riscalda il disco e lo fa risplendere di radiazioni, tipicamente rilevate come onde radio.

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Il quasar 3C 273 è il primo quasar mai identificato. È anche il più luminoso, brillando più di 4 trilioni di volte più luminoso  del nostro Sole terrestre e si trova a una distanza di oltre 2,4 miliardi di anni luce.

Nel corso dei decenni, gli scienziati hanno studiato a fondo il nucleo fiammeggiante del buco nero, tuttavia, poiché il quasar è così luminoso, studiare la galassia circostante che lo ospita è stato quasi impossibile. Quella straordinaria luminosità, ironia della sorte, ha lasciato gli scienziati in gran parte all’oscuro dell’impatto del quasar sulle sua galassia ospite.

Ora, un nuovo studio pubblicato il 28 aprile su The Astrophysical Journal potrebbe finalmente cambiare questa cosa. Nello studio, un team di ricercatori ha calibrato il radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile per separare il bagliore radiante del quasar 3C 273 dalla luce emessa dalla sua galassia ospite.

L’opera di filtro ha permesso di rilevare le onde radio emesse dalla galassia del quasar, rivelando due enormi e misteriose strutture radio mai viste prima.

Una struttura sembra essere un’enorme macchia di luce radio che avvolge l’intera galassia che si estende per decine di migliaia di anni luce. Questa nebbia radio si sovrappone alla seconda struttura: un gigantesco getto di energia, chiamato getto astrofisico o relativistico, che si estende a sua volta per decine di migliaia di anni luce.

Gli scienziati non sono esattamente sicuri di come o perché si formino i getti astrofisici. Sanno, tuttavia, che i getti sono comunemente visti intorno ai quasar e ad altri buchi neri supermassicci e probabilmente derivano dalle interazioni tra il buco nero e il suo polveroso disco di accrescimento. I getti sono in genere fatti di materia ionizzata (caricata elettricamente) e viaggiano a velocità quasi pari a quella della luce.

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La radiazione rilasciata da questi getti può apparire più luminosa o più debole a seconda della radiofrequenza a cui vengono osservati, tuttavia, la grande struttura radio che circonda la galassia 3C 273 ha mostrato una luminosità uniforme, indipendentemente dalla sua frequenza. Secondo i ricercatori, ciò suggerisce che le due strutture radio siano generate da fenomeni separati e non correlati.

Dopo aver testato diverse teorie, il team ha concluso che la grande nebbia radio intorno alla galassia proviene dalla nuvola di idrogeno gassoso della galassia che viene ionizzato direttamente dal quasar stesso. Questa è la prima volta che il gas ionizzato è stato visto estendersi per decine di migliaia di anni luce attorno a un buco nero supermassiccio, secondo i ricercatori.

Questa scoperta tocca un mistero di lunga data all’interno dell’astronomia: un quasar può ionizzare così tanto gas nella sua galassia ospite da impedire la formazione di nuove stelle? Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno confrontato la massa gassosa stimata della galassia con altre galassie dello stesso tipo e dimensione.

Hanno scoperto che, mentre il quasar ha ionizzato una quantità di gas davvero sbalorditiva, rendendolo inutile per la generazione di nuove stelle, in generale la formazione stellare non è stata visibilmente soppressa nella galassia. Ciò suggerisce che possono esserci galassie fiorenti e in crescita nonostante la presenza di un quasar che erutta radiazioni al loro centro.

Questa scoperta offre una nuova strada per studiare i problemi precedentemente affrontati utilizzando le osservazioni con la luce ottica“, ha affermato in una dichiarazione l’autore principale dello studio, Shinya Komugi, professore associato presso la Kogakuin University di Tokyo. “Applicando la stessa tecnica ad altri quasar, ci aspettiamo di capire come si evolve una galassia attraverso la sua interazione con il nucleo centrale“.

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