L'Osservatorio dei raggi X Chandra della NASA ha ottenuto prove definitive che un quasar distante si è formato a meno di un miliardo di anni dopo che il Big Bang contiene un buco nero supermassiccio completamente sviluppato che genera energia al ritmo di venti trilioni di soli. L'esistenza di tali enormi buchi neri in questa prima epoca dell'Universo sfida le teorie sulla formazione di galassie e buchi neri supermassicci.
Gli astronomi Daniel Schwartz e Shanil Virani del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, MA, hanno osservato il quasar, noto come SDSSp J1306, che dista 12,7 miliardi di anni luce. Poiché si stima che l'Universo abbia 13,7 miliardi di anni, vediamo il quasar com'era un miliardo di anni dopo il Big Bang. Hanno scoperto che la distribuzione dei raggi X con energia, o spettro dei raggi X, è indistinguibile da quella dei quasar più vecchi e vicini. Allo stesso modo, la luminosità relativa alle lunghezze d'onda ottica e dei raggi X di SDSSp J1306 era simile a quella del vicino gruppo di quasar. Le osservazioni ottiche suggeriscono che la massa del buco nero è di circa un miliardo di masse solari.
Le prove di un altro buco nero supermassiccio di epoca precoce sono state pubblicate in precedenza da un team di scienziati del California Institute of Technology e del Regno Unito che utilizzavano il satellite a raggi X XMM-Newton. Hanno osservato il quasar SDSSp J1030 a una distanza di 12,8 miliardi di anni luce e hanno trovato sostanzialmente lo stesso risultato per lo spettro dei raggi X che gli scienziati Smithsonian hanno scoperto per SDSSp J1306. La posizione e lo spettro precisi di Chandra per SDSSp J1306 con quasi le stesse proprietà eliminano qualsiasi incertezza persistente dell'esistenza di buchi neri supermassicci precoci.
"Questi due risultati sembrano indicare che il modo in cui i buchi neri supermassicci producono raggi X è rimasto sostanzialmente lo stesso da una data molto antica nell'Universo", ha affermato Schwartz. "Ciò implica che il motore centrale del buco nero in un'enorme galassia si è formato molto presto dopo il Big Bang."
Vi è un accordo generale tra gli astronomi sul fatto che la radiazione X proveniente dalla vicinanza di buchi neri supermassicci viene prodotta mentre il gas viene tirato verso un buco nero e riscaldato a temperature che vanno da milioni a miliardi di gradi. La maggior parte del gas in caduta libera è concentrata in un disco in rapida rotazione, la cui parte interna ha un'atmosfera calda o corona in cui le temperature possono salire a miliardi di gradi.
Sebbene la geometria e i dettagli precisi della produzione di raggi X non siano noti, le osservazioni di numerosi quasar o buchi neri supermassicci, hanno dimostrato che molti di loro hanno spettri di raggi X molto simili, specialmente ad alte energie di raggi X. Ciò suggerisce che la geometria e il meccanismo di base sono gli stessi per questi oggetti.
La notevole somiglianza degli spettri radiologici dei giovani buchi neri supermassicci con quelli di quelli molto più vecchi significa che i buchi neri supermassicci e i loro dischi di accrescimento, erano già in atto meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang. Una possibilità è che milioni di 100 buchi neri di massa solare si siano formati dal collasso di stelle massicce nella giovane galassia, e successivamente hanno costruito un buco nero di massa solare nel centro della galassia attraverso fusioni e accrescimento di gas.
Per rispondere alla domanda su come e quando si formarono i buchi neri supermassicci, gli astronomi progettano di utilizzare le esposizioni molto profonde di Chandra e altri sondaggi per identificare e studiare i quasar anche in epoche precedenti.
L'articolo di Schwartz e Virani su SDSSp J1306 è stato pubblicato nel numero del 1 ° novembre 2004 di The Astrophysical Journal. L'articolo di Duncan Farrah e colleghi su SDSS J1030 è stato pubblicato nel numero del 10 agosto 2004 di The Astrophysical Journal.
Chandra osservò J1306 con il suo strumento Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS) per circa 33 ore nel novembre 2003. Il Marshall Space Flight Center della NASA, Huntsville, Alabama, gestisce il programma Chandra per l'ufficio della NASA della scienza spaziale, Washington. Northrop Grumman di Redondo Beach, California, precedentemente TRW, Inc., è stato il principale appaltatore di sviluppo per l'osservatorio. L'Osservatorio Astrofisico Smithsonian controlla le operazioni scientifiche e di volo dal Centro radiografico Chandra di Cambridge, Massachussets.
Ulteriori informazioni e immagini sono disponibili su:
http://chandra.harvard.edu e http://chandra.nasa.gov
Fonte originale: Chandra News Release
