Gli astronomi che utilizzano il radiotelescopio Very Large Array (VLA) della National Science Foundation per studiare il quasar più distante conosciuto hanno trovato un indizio allettante che potrebbe rispondere a una domanda cosmica di pollo e uova di lunga data: quale è venuto prima, buchi neri supermassicci o galassie giganti?
Per anni, gli astronomi hanno notato una relazione diretta tra la massa del buco nero centrale e supermassiccio di una galassia e la massa totale del "rigonfiamento" delle stelle al suo interno. Più massiccio è il buco nero, più massiccio è il rigonfiamento. Gli scienziati hanno ampiamente ipotizzato se il buco nero o il rigonfiamento stellare si siano formati per primi. Recentemente, alcune teorie hanno suggerito che i due potrebbero formarsi contemporaneamente.
Tuttavia, le nuove osservazioni VLA di un quasar e della sua galassia ospite viste com'erano quando l'Universo aveva meno di un miliardo di anni indica che la giovane galassia ha un buco nero supermassiccio ma nessun rigonfiamento massiccio di stelle.
"Abbiamo trovato una grande quantità di gas in questa giovane galassia e, quando aggiungiamo la massa di questo gas a quella del buco nero, si sommano a quasi la massa totale dell'intero sistema. Le dinamiche della galassia implicano che non è rimasta molta massa per compensare le dimensioni del rigonfiamento stellare previsto dai modelli attuali ", ha affermato Chris Carilli, del National Radio Astronomy Observatory (NRAO), a Socorro, Nuovo Messico.
Gli scienziati hanno studiato un quasar soprannominato J1148 + 5251, che, con oltre 12,8 miliardi di anni luce, è il quasar più distante mai trovato. Scoperta nel 2003 da Sloan Digital Sky Survey, J1148 + 5251 è una giovane galassia con un brillante nucleo quasar visto com'era quando l'Universo aveva solo 870 milioni di anni. L'universo ora ha 13,7 miliardi di anni.
Puntando il VLA a J1148 + 4241 per circa 60 ore, i ricercatori sono stati in grado di determinare la quantità di gas molecolare nel sistema. Inoltre, sono stati in grado di misurare i movimenti di quel gas e quindi stimare la massa totale del sistema galattico. Precedenti studi sul sistema avevano prodotto stime secondo cui il buco nero era da 1 a 5 miliardi di volte la massa del nostro Sole.
Le nuove osservazioni VLA indicano che ci sono circa 10 miliardi di masse solari di gas molecolare nel sistema e che la massa totale del sistema è di 40-50 miliardi di masse solari. Il gas e il buco nero messi insieme rappresentano quindi 11-15 miliardi di masse solari su quel totale.
"Il rapporto accettato indica che un buco nero di questa massa dovrebbe essere circondato da un rigonfiamento stellare di diversi trilioni di masse solari. La nostra misurazione dinamica mostra che non rimane molta massa, escluso il buco nero e il gas, per formare un rigonfiamento stellare. Ciò dimostra che il buco nero si forma prima del rigonfiamento stellare ”, ha dichiarato Fabian Walter, del Max Planck Institute for Radioastronomy di Heidelberg, in Germania, che era membro postdottorato di Jansky al NRAO di Socorro quando sono state fatte le osservazioni.
"Un esempio certamente non è il caso, ma in questo oggetto apparentemente abbiamo un esempio di buco nero senza molto rigonfiamento stellare. Ora abbiamo bisogno di fare studi dettagliati su più di tali oggetti nell'universo primordiale molto lontano ”, ha detto Carilli. "Con la sensibilmente migliorata sensibilità del VLA espanso e dell'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), che entrerà in linea tra pochi anni, avremo gli strumenti di cui abbiamo bisogno per risolvere definitivamente questa domanda", ha aggiunto Carilli.
"Studi come questo sono la chiave per capire come si sono formate le galassie", ha detto Walter.
Walter e Carilli hanno lavorato con Frank Bertoldi e Karl Menten del Max Planck Institute di Bonn; Pierre Cox dell'Istituto di astrofisica spaziale dell'Università di Parigi-Sud; Fred K.Y. Lo del NRAO a Charlottesville, VA; Xiahui Fan dell'Osservatorio Steward dell'Università dell'Arizona; e Michael Strauss della Princeton University, sul progetto. I loro risultati di ricerca sono stati pubblicati su Astrophysical Journal Letters.
Il National Radio Astronomy Observatory è una struttura della National Science Foundation, gestita in accordo con la cooperazione da Associated Universities, Inc.
Fonte originale: Comunicato stampa NRAO
