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Gli tsunami provocati dalle Quasar che squarciano l'universo

25 marzo 2020
Utilizzando le capacità uniche del NASA Hubble Space Telescope, un team di astronomi ha scoperto i deflussi più energici mai visti nell'universo. Emanati dalle quasar, attraversano lo spazio interstellare come veri e propri tsunami, provocando il caos sulle galassie in cui si trovano.

Le quasar sono oggetti celesti estremamente remoti, che emettono quantità eccezionalmente grandi di energia. I quasar contengono buchi neri supermassicci alimentati dalla materia in caduta all'interno che può brillare 1000 volte più luminosa delle loro galassie ospiti di centinaia di miliardi di stelle. Mentre il buco nero divora la materia, il gas surriscaldato che la circonda emette intense radiazioni, creando le quasar. I venti, spinti dalla rovente pressione della radiazione proveniente dalla vicinanza del buco nero, allontanano il materiale dal centro della galassia. Questi deflussi accelerano a velocità supersoniche pari a una piccola percentuale della velocità della luce.
Nessun altro fenomeno trasporta più energia meccanica, nel corso della durata di 10 milioni di anni, questi deflussi producono un milione di volte in più rispetto all'energia di un lampo di raggi gamma. I venti spingono centinaia di masse solari di materiale ogni anno e la quantità di energia meccanica che trasportano questi deflussi arriva ad essere diverse centinaia di volte superiore alla luminosità dell'intera galassia della Via Lattea. La quasar soffia attraverso il disco dell'intera galassia e il materiale, che altrimenti avrebbe formato nuove stelle, viene spazzato via con violenza dalla galassia provocando la cessazione immediata della nascita delle stelle. Le radiazioni spingono il gas e la polvere a distanze molto maggiori di quanto gli scienziati pensassero in precedenza, creando così un evento a livello di galassie.
Mentre questo tsunami cosmico si schianta contro il materiale interstellare, la temperatura sul fronte d'urto si innalza a miliardi di gradi, dove il materiale brilla diventando visibile in gran parte ai raggi X ma anche attraverso ampi intervalli dello spettro della luce. Chiunque assistesse a questo evento vedrebbe una variegata esibizione di luci nel cielo, come un albero di Natale.
Simulazioni numeriche dell'evoluzione delle galassie suggeriscono che tali deflussi possono spiegare alcuni importanti enigmi cosmologici, come il motivo per cui gli astronomi osservano così poche grandi galassie nell'universo e perché esiste una relazione tra la massa della galassia e la massa del suo buco nero centrale. Questo studio mostra che deflussi quasar così potenti dovrebbero essere stati prevalenti nell'universo primordiale.
Sia i teorici che gli osservatori sanno da decenni che esiste un processo fisico che interrompe la formazione stellare in enormi galassie, ma la natura di tale processo è da sempre stata un mistero e inserire i deflussi osservati nelle simulazioni ha risolto questi eccezionali problemi nell'evoluzione galattica. Gli astronomi hanno studiato 13 deflussi di quasar e sono stati in grado di controllare la velocità del gas che viene accelerata dal vento di quasar guardando le "impronte digitali" nello spettro della luce del gas incandescente. I dati ultravioletti di Hubble hanno mostrato che queste caratteristiche di assorbimento della luce create dal materiale lungo il percorso della luce sono state spostate nello spettro a causa del rapido movimento del gas attraverso lo spazio. Ciò è dovuto all'effetto Doppler, in cui il movimento di un oggetto comprime o allunga le lunghezze d'onda della luce a seconda che si avvicini o si stia allontanando da noi. E solo il telescopio spaziale Hubble possiede la gamma specifica di sensibilità ai raggi ultravioletti che ha consentito agli astronomi di ottenere le osservazioni necessarie che hanno portato a questa scoperta.
Oltre a misurare i quasar più energici mai osservati, il team ha anche scoperto un altro deflusso che accelera più velocemente di qualsiasi altro. È aumentato da quasi 43 milioni di miglia all'ora a circa 46 milioni di miglia all'ora in un periodo di tre anni e gli scienziati ritengono che la sua accelerazione continuerà ad aumentare nel tempo.
Le osservazioni ultraviolette di Hubble consentono di seguire l'intera gamma di energia prodotta dai quasar, dal gas più freddo al gas estremamente caldo e altamente ionizzato presente nei venti più intensi. Questi venti erano precedentemente visibili solo con osservazioni ai raggi X molto più complesse e tali potenti deflussi possono fornire nuove intuizioni sul legame tra la crescita di un buco nero supermassiccio centrale e lo sviluppo della sua intera galassia ospite.

fonti: NASA

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