Scoperti i due Getti da Buco Nero più grandi dell’universo, lunghi il doppio della Via Lattea

Il getto a due lobi di un buco nero  che esisteva quando l’universo aveva appena 1,2 miliardi di anni si estende per almeno 200.000 anni luce, il che lo rende lungo il doppio della larghezza della Via Lattea.

Ancora più sorprendente è il fatto che il buco nero che alimenta il quasar da cui erutta questo getto, denominato J1601+3102, è relativamente piccolo (per essere un buco nero supermassiccio che alimenta un quasar): infatti ha  una massa equivalente a 450 milioni di soli

“È interessante notare che il quasar che alimenta questo massiccio getto radio non ha una massa di buco nero estrema rispetto ad altri quasar”, ha dichiarato in un comunicato Anniek Gloudemans, leader del team e ricercatore del NOIRLab. “Questo sembra indicare che non è necessariamente necessario un buco nero eccezionalmente massiccio o un tasso di accrescimento per generare getti così potenti nell’universo primordiale”.

Un quadro dei primi getti dei buchi neri supermassicci

Sebbene si ritenga che tutte le grandi galassie abbiano un buco nero supermassiccio centrale con una massa pari a milioni o addirittura miliardi di volte quella del Sole, non tutti questi titani cosmici producono quasar.

I quasar si formano quando i buchi neri supermassicci sono circondati da una grande quantità di gas e polvere di cui possono nutrirsi. Questo materiale genera una nube appiattita e vorticosa di gas e polvere chiamata disco di accrescimento attorno al buco nero. L’enorme massa del buco nero supermassiccio genera forze di marea e un immenso attrito nel disco di accrescimento che lo surriscalda e lo fa brillare.

Impressione artistica di un buco nero supermassiccio e di un getto alimentato da un disco di accrescimento

Non tutto il materiale di un disco di accrescimento viene convogliato nel buco nero centrale; una parte viene incanalata verso i suoi poli da potenti campi magnetici. Queste particelle sono accelerate quasi alla velocità della luce e vengono espulse da entrambi i poli come getti gemelli altamente collimati.

Questi getti possono essere visti a grandi distanze dai radiotelescopi e sono uno spettacolo comune nell’universo locale. Finora, tuttavia, sono stati piuttosto elusivi nell’universo primordiale, quando il cosmo, che ha 13,8 miliardi di anni, aveva meno del 10% della sua età attuale.

Il getto che erutta da J1601+3102 è stato osservato per la prima volta dal telescopio internazionale Low-Frequency ARray (LOFAR), una rete di radiotelescopi con sede in Europa.

Il rilevamento è stato seguito dal Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS), mentre l’Hobby Eberly Telescope ha tentato di osservarlo nella luce visibile.

“Stavamo cercando quasar con forti getti radio nell’universo primordiale, il che ci aiuta a capire come e quando si formano i primi getti e come influiscono sull’evoluzione delle galassie”, ha detto Gloudemans. “È solo perché questo oggetto è così estremo che possiamo osservarlo dalla Terra, anche se è molto lontano”.

“Questo oggetto dimostra cosa possiamo scoprire combinando la potenza di più telescopi che operano a diverse lunghezze d’onda”.

Il più grande getto radio mai trovato nell’universo primordiale visto da una serie di telescopi. (Immagine: LOFAR/DECaLS/DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/F. Sweijen (Durham University) Elaborazione delle immagini: M. Zamani (NSF NOIRLab))

Uno degli obiettivi principali di queste osservazioni di follow-up era quello di determinare le caratteristiche di questo quasar e del buco nero supermassiccio che lo alimenta.

Finora, il team è stato in grado di determinare che il buco nero ha una massa di 450 milioni di masse solari, ma spera anche di conoscere la velocità con cui sta inghiottendo, o accretando, materia, che poi è quella che permette di emettere i getti.

Il team ha anche scoperto che i getti non sono del tutto gemelli. Non solo uno è più corto dell’altro, ma un lobo del getto è più luminoso della sua controparte. Ciò potrebbe indicare che un ambiente estremo intorno al buco nero supermassiccio influisce sui suoi getti.

“Quando abbiamo iniziato a osservare questo oggetto, ci aspettavamo che il getto meridionale fosse solo una sorgente vicina non correlata e che la maggior parte di esso fosse piccola. Questo ci ha sorpreso quando l’immagine LOFAR ha rivelato strutture radio ampie e dettagliate”, ha dichiarato il membro del team Frits Sweijen dell’Università di Durham. “La natura di questa sorgente distante la rende difficile da rilevare a frequenze radio più elevate, dimostrando la potenza di LOFAR da solo e le sue sinergie con altri strumenti”.