Alcuni degli oggetti più luminosi dell'Universo sono i quasar. Invece di buchi neri che consumano materia, potrebbero esserci oggetti con potenti campi magnetici che agiscono come eliche, rimandando la materia nella galassia.
Nel lontano, giovane universo, i quasar brillano di uno splendore ineguagliato da qualsiasi cosa nel cosmo locale. Sebbene appaiano stellari nei telescopi ottici, i quasar sono in realtà i centri luminosi delle galassie situati a miliardi di anni luce dalla Terra.
Il nucleo ribollente di un quasar è attualmente raffigurato come contenente un disco di gas caldo che si muove a spirale in un buco nero supermassiccio. Parte di quel gas viene espulso forzatamente verso l'esterno in due getti opposti quasi alla velocità della luce. I teorici hanno difficoltà a comprendere la fisica del disco di accrescimento e dei getti, mentre gli osservatori fanno fatica a scrutare nel cuore del quasar. Il "motore" centrale che alimenta i getti è difficile da studiare telescopicamente perché la regione è così compatta e gli osservatori della Terra sono così lontani.
L'astronomo Rudy Schild del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian (CfA) e i suoi colleghi hanno studiato il quasar noto come Q0957 + 561, situato a circa 9 miliardi di anni luce dalla Terra in direzione della costellazione dell'Orsa Maggiore, vicino al Grande Carro. Questo quasar contiene un oggetto compatto centrale contenente una massa pari a 3-4 miliardi di soli. La maggior parte considererebbe quell'oggetto come un "buco nero", ma la ricerca di Schild suggerisce il contrario.
"Non chiamiamo questo oggetto un buco nero perché abbiamo trovato prove che contiene un campo magnetico ancorato internamente che penetra attraverso la superficie dell'oggetto centrale collassato e che interagisce con l'ambiente quasar", ha commentato Schild.
I ricercatori hanno scelto Q0957 + 561 per la sua associazione con una lente cosmica naturale. La gravità di una galassia vicina piega lo spazio, formando due immagini del lontano quasar e ingrandendone la luce. Anche le stelle e i pianeti all'interno della galassia vicina influenzano la luce del quasar, causando piccole fluttuazioni di luminosità (in un processo chiamato "microlensing") quando si spostano nella linea di vista tra la Terra e il quasar.
Schild ha monitorato la luminosità del quasar per 20 anni e ha guidato un consorzio internazionale di osservatori che gestiscono 14 telescopi per tenere l'oggetto costantemente sotto controllo in momenti critici.
"Con il microlensing, possiamo distinguere più dettagli da questo cosiddetto" buco nero "a due terzi della strada fino al bordo dell'universo visibile di quanto possiamo dal buco nero al centro della Via Lattea", ha detto Schild.
Attraverso un'attenta analisi, il team ha preso in giro i dettagli sul nucleo del quasar. Ad esempio, i loro calcoli hanno indicato la posizione in cui si formano i getti.
“Come e dove si formano questi getti? Anche dopo 60 anni di osservazioni radio, non abbiamo avuto risposta. Ora le prove sono disponibili e lo sappiamo ”, ha affermato Schild.
Schild e i suoi colleghi hanno scoperto che i getti sembrano emergere da due regioni di dimensioni 1.000 unità astronomiche (circa 25 volte più grandi della distanza Plutone-Sole) situate a 8.000 unità astronomiche direttamente sopra i poli dell'oggetto compatto centrale. (Un'unità astronomica è definita come la distanza media dalla Terra al Sole, o 93 milioni di miglia.) Tuttavia, tale posizione sarebbe prevedibile solo se i getti fossero alimentati ricollegando le linee del campo magnetico che erano ancorate all'oggetto compatto supermassiccio rotante all'interno del quasar. Interagendo con un disco di accrescimento circostante, tali linee di campo magnetico rotanti si avvolgono, avvolgendosi sempre più stretto fino a quando non si uniscono, si riconnettono e si rompono in modo esplosivo, rilasciando enormi quantità di energia che alimentano i getti.
"Questo quasar sembra essere dominato dinamicamente da un campo magnetico ancorato internamente al suo oggetto compatto supermassiccio rotante centrale", ha affermato Schild.
Ulteriori prove dell'importanza del campo magnetico ancorato internamente al quasar si trovano nelle strutture circostanti. Ad esempio, la regione interna più vicina al quasar sembra essere stata ripulita dal materiale. Il bordo interno del disco di accrescimento, situato a circa 2.000 unità astronomiche dall'oggetto compatto centrale, viene riscaldato a incandescenza e si illumina brillantemente. Entrambi gli effetti sono le firme fisiche di un campo magnetico interno vorticoso che viene trascinato dalla rotazione dell'oggetto compatto centrale - un fenomeno soprannominato "effetto elica magnetica".
Le osservazioni suggeriscono anche la presenza di un ampio deflusso a forma di cono dal disco di accrescimento. Quando illuminato dal quasar centrale, brilla in un contorno ad anello noto come la struttura Elvis dopo il collega CfA di Schild, Martin Elvis, che ha teorizzato la sua esistenza. L'apertura angolare sorprendentemente grande del deflusso che si osserva è meglio spiegata dall'influenza di un campo magnetico intrinseco contenuto all'interno dell'oggetto compatto centrale in questo quasar.
Alla luce di queste osservazioni, Schild e i suoi colleghi, Darryl Leiter (Marwood Astrophysics Research Center) e Stanley Robertson (Southwestern Oklahoma State University), hanno proposto una controversa teoria secondo cui il campo magnetico è intrinseco all'oggetto compatto, supermassiccio centrale del quasar, piuttosto oltre a essere solo parte del disco di accrescimento, come pensato dalla maggior parte dei ricercatori. Se confermata, questa teoria porterebbe a un nuovo quadro rivoluzionario della struttura del quasar.
"La nostra scoperta sfida la visione accettata dei buchi neri", ha detto Leiter. "Abbiamo anche proposto un nuovo nome per loro - Magnetospheric Eternally Collapsing Objects, o MECOs", una variante del nome coniato per la prima volta dall'astrofisico indiano Abhas Mitra nel 1998. "Gli astrofisici di 50 anni fa non avevano accesso alla comprensione moderna dell'elettrodinamica quantistica che sta dietro le nostre nuove soluzioni alle equazioni di relatività originali di Einstein. "
Questa ricerca suggerisce che, oltre alla sua massa e rotazione, l'oggetto compatto centrale del quasar può avere proprietà fisiche più simili a un dipolo magnetico rotante altamente spostato in rosso che come un buco nero. Per questo motivo, la maggior parte della materia in avvicinamento non scompare per sempre, ma invece sente i campi magnetici rotanti simili a motori e viene respinta. Secondo questa teoria, un MECO non ha un orizzonte degli eventi, quindi qualsiasi cosa che sia in grado di ottenere dall'elica magnetica viene gradualmente rallentata e fermata sulla superficie altamente spostata verso il rosso del MECO, con solo un debole segnale che collega la radiazione da quella materia a un osservatore distante. Quel segnale è molto difficile da osservare e non è stato rilevato da Q0957 + 561.
Questa ricerca è stata pubblicata nel numero di luglio 2006 dell'Astronomical Journal ed è disponibile online all'indirizzo http://arxiv.org/abs/astro-ph/0505518.
Con sede a Cambridge, in Massachusetts, l'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) è una collaborazione congiunta tra lo Smithsonian Astrophysical Observatory e l'Harvard College Observatory. Gli scienziati della CfA, organizzati in sei divisioni di ricerca, studiano l'origine, l'evoluzione e il destino finale dell'universo.
Fonte originale: CfA News Release
