I quasar sono alcuni degli oggetti più luminosi dell'Universo e gli astronomi credono che siano causati dall'emissione di radiazioni dall'ambiente attorno a un buco nero supermassiccio che alimenta attivamente. Gli astronomi hanno usato la gravità di una galassia relativamente vicina come una lente gravitazionale per focalizzare la luce dal quasar più distante, dando questa vista impressionante.
Per la prima volta, usando una nuova tecnica, gli astronomi hanno guardato dentro un quasar e hanno misurato il cosiddetto disco di accrescimento attorno al buco nero. Lo studio fornisce un'ulteriore conferma a ciò che gli scienziati sospettavano da tempo: che i buchi neri supermassicci dei quasar siano circondati da dischi super-riscaldati di materiale che vi si sviluppa a spirale.
I risultati del progetto, che ha coinvolto scienziati della Penn State University e dell'Ohio State University, e le osservazioni con l'osservatorio a raggi X Chandra della NASA sono iniziati oggi (5 ottobre 2006) alla riunione dell'Astrofisica delle alte energie dell'American Astronomical Society (AAS) Divisione a San Francisco.
Il team di ricerca, guidato da Christopher Kochanek nello stato dell'Ohio, comprende Xinyu Dai e Nicholas Morgan allo stato dell'Ohio e George Chartas e Gordon Garmire allo stato dello Penn. Il team ha studiato le strutture interne dei due quasar, la cui luce è diventata visibile solo quando una galassia si è allineata tra loro e la Terra, ingrandendo la loro luce come una lente. Gli astronomi hanno paragonato questo effetto, noto come "lente gravitazionale" o "microlente", per poter guardare i quasar al microscopio.
"Esistono molti modelli che tentano di descrivere ciò che sta accadendo all'interno di un quasar e, prima, nessuno di essi poteva essere escluso. Ora alcuni di loro possono farlo ”, ha affermato Xinyu Dai, ricercatore post dottorato presso lo Stato dell'Ohio che ha recentemente conseguito la laurea in Penn State. "Possiamo iniziare a realizzare modelli più precisi di quasar e ottenere una visione più completa dei buchi neri".
Garmire, di Penn State, è il principale investigatore della telecamera a raggi X sull'osservatorio Chandra della NASA, Advanced CCD Imaging Spectrometer (ACIS), che gli astronomi usavano per osservare il gravitazionale dei due quasar. Questa telecamera a raggi X è stata ideata e sviluppata per la NASA da Penn State e dal Massachusetts Institute of Technology sotto la guida di Garmire, che è Evan Pugh professore di astronomia e astrofisica a Penn State. Praticamente ogni importante scoperta di Chandra è stata basata su osservazioni con la telecamera ACIS.
Visto dalla Terra, quasar o oggetti quasi stellari, sembrano stelle. Sono estremamente luminosi, motivo per cui possiamo vederli anche se sono tra gli oggetti più distanti nell'universo. Gli astronomi hanno lasciato perplessi i quasar per decenni prima di decidere che probabilmente contengono buchi neri super-massicci che si sono formati miliardi di anni fa. Il materiale che cade in un buco nero si illumina brillantemente e, nel caso dei quasar, brilla attraverso una vasta gamma di energie, tra cui luce visibile, onde radio e raggi X.
"I raggi X provenienti dai dischi di accrescimento dei buchi neri sondano le regioni di emissione più vicine al buco nero rispetto a quelli nella banda ottica", spiega Chartas, un ricercatore associato di Penn State, che ha analizzato i dati dei raggi X ottenuti dal monitoraggio di diversi gli oggetti in questo studio di microlente. “Confrontando le curve di luce a raggi X di un evento di microlensing con quelle di diverse bande ottiche, abbiamo dedotto le dimensioni relative delle regioni di emissione. Questo confronto ci ha permesso di limitare la struttura del disco di accrescimento di un buco nero a diverse lunghezze d'onda ".
I quasar sono così lontani che, anche nei telescopi più avanzati, sembrano normalmente un minuscolo punto di luce. Ma Einstein ha predetto che gli oggetti di massa nello spazio a volte possono agire come lenti, piegando e ingrandendo la luce degli oggetti che si trovano dietro di loro, come visto da un osservatore. L'effetto si chiama lente gravitazionale e consente agli astronomi di studiare alcuni oggetti con dettagli altrimenti irraggiungibili. "Fortunatamente per noi, a volte le stelle e le galassie fungono da telescopi ad altissima risoluzione", ha detto Kochanek. "Ora non stiamo solo guardando un quasar, stiamo sondando l'interno di un quasar e stiamo scendendo dove si trova il buco nero."
Gli scienziati sono stati in grado di misurare le dimensioni del cosiddetto disco di accrescimento attorno al buco nero all'interno di ogni quasar. In ciascuno, il disco circondava un'area più piccola che emetteva raggi X, come se il materiale del disco si stesse riscaldando mentre cadeva nel buco nero al centro. Questo è quello che si aspettavano di vedere, date le attuali nozioni sui quasar. Ma la visione interna li aiuterà a iniziare a perfezionare queste nozioni, ha detto Dai.
La chiave del progetto era l'Osservatorio dei raggi X Chandra della NASA, che ha permesso agli astronomi di misurare con precisione la luminosità della regione che emette raggi X di ogni quasar. Hanno abbinato quelle misurazioni a quelle dei telescopi ottici che appartengono al consorzio del sistema di telescopi per la ricerca dell'apertura piccola e moderata e all'Esperimento di lente gravitazionale ottica. Gli astronomi hanno studiato la variabilità dei raggi X e della luce visibile proveniente dai quasar e hanno confrontato tali misurazioni per calcolare la dimensione del disco di accrescimento in ciascuno. Hanno usato un programma per computer che Kochanek ha creato appositamente per tali calcoli e lo hanno eseguito su un cluster di computer a 48 processori. I calcoli per ogni quasar hanno richiesto circa una settimana per il completamento.
I due quasar che hanno studiato si chiamano RXJ1131-1231 e Q2237 + 0305, e non c'è nulla di speciale su di loro, ha detto Kochanek, tranne per il fatto che erano entrambi con lente gravitazionale. Lui e il suo gruppo stanno attualmente studiando 20 simili quasar con lenti e vorrebbero eventualmente raccogliere i dati dei raggi X su tutti.
Questo progetto fa parte di una collaborazione in corso tra Ohio State e Penn State. La ricerca è finanziata dalla NASA. Il cluster di computer è stato fornito da Cluster Ohio, un'iniziativa dell'Ohio Supercomputer Center (OSC), dell'Ohio Board of Regents e dell'OSC Statewide Users Group. Il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, in Alabama, gestisce il programma Chandra per la direzione della missione scientifica dell'agenzia. L'Osservatorio Astrofisico Smithsonian di Cambridge, nel Massachusetts, controlla le operazioni scientifiche e di volo dal Chandra X-ray Center di Cambridge, nel Massachusetts.
Fonte originale: Comunicato stampa PSU
