Il quasar standard è un mistero: un buco nero attivo ha raggiunto 1,6 miliardi di masse solari poco dopo il Big Bang

Il colosso “impossibile”: gli astronomi hanno scoperto il quasar più antico e distante dell’universo fino ad oggi – ed è incredibilmente massiccio. Perché 670 milioni di anni fa dopo il Big Bang, il buco nero di questo quasar era di 1,6 miliardi di masse solari. Questo è molto più spiegabile delle teorie convenzionali e approfondisce il mistero che circonda il modo in cui tali giganti sono emersi subito dopo il Big Bang.

I quasar sono alcuni degli oggetti più luminosi dell’universo. I nuclei galattici attivi devono la loro luminosità al loro buco nero supermassiccio estremamente energetico: assorbono enormi quantità di materia ed emettono energia sotto forma di radiazioni. Alcuni quasar brillano intensamente come Centinaia di trilioni di soli Il suo buco nero è composto da diversi miliardi di masse del Sole pesante.

Enigmi sui primi giganti

Ma la cosa strana è che alcuni di questi enormi quasar sono più di questo 13 miliardi di anni fa Sono venuti dagli inizi dell’universo. Quindi questi giganti avevano davvero poco tempo e cibo per farlo Dimensioni colossali Crescere. Poiché le prime stelle si sono evolute circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang, i buchi neri che le hanno create erano troppo piccoli per diventare quasar diretti.

Secondo la teoria popolare, i buchi neri supermassicci crescono gradualmente divorando le stelle e i gas circostanti. I suoi antenati provengono da buchi neri formati da stelle massicce durante un’esplosione di supernova. Secondo un altro scenario, anche la fusione di molti di questi precursori contribuisce alla crescita dei buchi neri supermassicci. Ma tutti questi processi richiedono molto più tempo di quello disponibile per i primi quasar.

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Nuovo detentore del record

Gli astronomi hanno ora scoperto un quasar che approfondisce ulteriormente questo mistero. Vij Wang dell’Università dell’Arizona lo ha seguito utilizzando il telescopio di 6,5 metri dell’Osservatorio di Las Campanas in Cile e poi lo ha esaminato da vicino con altri telescopi. L’oggetto, chiamato J0313-1806, si trova a circa 13,03 miliardi di anni luce dalla Terra, rendendolo il quasar più distante finora conosciuto.

Ma significa anche: J0313-1806 esisteva effettivamente 670 milioni di anni dopo il Big Bang, in un’epoca in cui l’universo aveva solo il cinque per cento della sua età attuale. Tuttavia, questo quasar era già un vero e proprio gigante: è più di mille volte più luminoso della Via Lattea e il suo buco nero è costituito da circa 1,6 miliardi di masse solari, secondo un rapporto di Wang e del suo team. È il doppio della massa del buco nero del precedente quasar standard.

Come ha fatto il quasar a ottenere la sua massa?

Ma questo è esattamente ciò che solleva le domande: come potrebbe questo quasar accumulare così tanta massa in così poco tempo? Secondo i calcoli degli astronomi, l’antenato di questo buco nero deve essersi formato circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang, e anche allora doveva essere costituito da circa 10.000 masse solari. Tuttavia, questa massa elementare e i buchi neri stellari non potevano essere riconciliati come negli antenati, né con la crescita attraverso la deglutizione delle stelle.

“Questi valori ci dicono che il seme di questo buco nero deve essere stato formato da un altro meccanismo”, dice il collega Wang Xiaohui Fan. Perché molto presto dopo il Big Bang, non c’erano abbastanza stelle per “nutrire l’antenato del quasar”. Tuttavia, non c’era abbastanza tempo per la graduale fusione di buchi neri più piccoli.

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Nasce dal guasto

Quindi gli astronomi sospettano che questo buco nero possa essere stato creato direttamente dal collasso di una densa nube di idrogeno gassoso primordiale. Il gas è stato compresso così tanto da formare un buco nero al centro della nuvola. “Solo in uno scenario di collasso così diretto potrebbe formarsi un oggetto precedente di almeno 10.000 masse solari”, dice Fan.

All’inizio del 2019, un team di ricercatori ha utilizzato modelli per determinarlo le condizioni Per questo scenario di collasso nei primi 150 milioni di anni dopo il Big Bang sarebbe stato favorevole. Quasar J0313-1806 supporta questa ipotesi e fornisce nuove informazioni sui processi mediante i quali potrebbero essere create alcune delle cose più estreme dell’universo. (237a riunione della American Astronomical Society)

Coyle: University of Arizona, National Observatory of Radio Astronomy

Amando Gentile

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