Gli astronomi hanno individuato la coppia di quasar più antica e compatta mai osservata: due buchi neri supermassicci, con masse pari a 1,5 miliardi e 400 milioni di volte quella del Sole, separati da appena 18.100 anni luce. La coppia, chiamata J1602+4228AB e soprannominata Nāpōwawāʻenakaulua, è osservata com’era 900 milioni di anni dopo il Big Bang, quando l’universo aveva circa un tredicesimo della sua età attuale. La scoperta è sorprendente perché, secondo i modelli attuali, buchi neri così massicci non avrebbero dovuto avere avuto il tempo di crescere tanto.
La ricerca, guidata da Silvia Onorato del NOIRLab, è stata condotta usando il telescopio spaziale James Webb (JWST) e il telescopio Gemini North. I risultati sono stati pubblicati martedì 10 novembre su The Astrophysical Journal Letters.
Il nome Nāpōwawāʻenakaulua significa «Due corpi celesti di tenebre insondabilmente potenti, nella brillantezza del calore che reincarna l’energia nell’universo». La distanza tra i due oggetti è circa un quinto del diametro della Via Lattea. Si tratta della coppia di quasar più compatta individuata nell’Alba cosmica, il periodo poco successivo alla comparsa delle prime stelle, galassie e dei primi buchi neri.
«Non esiste una spiegazione teorica definitiva di come possa esistere così presto nell’età dell’universo un singolo quasar gigante di questo tipo, figuriamoci due», ha dichiarato Onorato in un comunicato. «Abbiamo osservato Nāpōwawāʻenakaulua quando l’universo aveva appena un tredicesimo della sua età attuale e, cosa sorprendente, i suoi buchi neri supermassicci hanno masse pari a quelle di quelli che osserviamo oggi».
Un quasar si forma quando un buco nero supermassiccio al centro di una galassia attira materia da un disco di gas e polveri in rotazione, detto disco di accrescimento. La gravità del buco nero genera attrito e riscalda il disco, che può brillare più di tutte le stelle della galassia messe insieme. È questa luce intensa che gli astronomi osservano come quasar.
Nell’universo più recente, che ha 13,8 miliardi di anni, i quasar sono noti, anche se le coppie ravvicinate sono rare. Le fusioni tra galassie, che possono riunire i rispettivi buchi neri supermassicci, dovrebbero infatti produrre molte coppie separate da distanze inferiori alle dimensioni di una galassia. Individuarle è difficile per tre motivi: la fase in cui un buco nero brilla come quasar dura relativamente poco; gli oggetti lontani appaiono deboli; e, quando i due buchi neri sono molto distanti da noi ma vicini tra loro, è complicato distinguere i singoli componenti.
La difficoltà diventa particolarmente significativa quando l’universo ha meno di un miliardo di anni. I modelli attuali prevedono che serva almeno un miliardo di anni perché i buchi neri si nutrano e si fondano fino a raggiungere masse di milioni o miliardi di volte quella del Sole. Eppure, dal 2022, anno in cui ha iniziato a operare, il JWST ha trovato quasar alimentati da buchi neri supermassicci già 400 milioni di anni dopo il Big Bang. Nāpōwawāʻenakaulua è la terza coppia di quasar scoperta nell’Alba cosmica.
La coppia è emersa dai dati dell’indagine Aether del JWST, che censisce gli oggetti dell’universo primordiale. Con lo strumento NIRSpec, uno spettrografo nel vicino infrarosso, l’indagine ha individuato 200 quasar: poco meno della metà di quelli attualmente noti nell’universo primordiale. Analizzando i dati, il gruppo ha capito che il quasar J1602+4228A aveva un compagno, poi identificato come J1602+4228B.
Separare i due oggetti nelle osservazioni dalla Terra era particolarmente difficile. Gemini North è riuscito a farlo grazie a una combinazione di tempismo favorevole e condizioni meteorologiche ideali sopra Maunakea, il vulcano spento sull’isola di Hawaiʻi dove si trova il telescopio.
Per ora, Nāpōwawāʻenakaulua resta un mistero, ma potrebbe offrire un’occasione per studiare la formazione delle galassie nell’Alba cosmica. «Nāpōwawāʻenakaulua è un ambiente davvero unico», ha detto Onorato. «È un laboratorio in cui gli astronomi possono studiare come le prime galassie massicce e i buchi neri al loro centro si siano assemblati attraverso interazioni dirette tra galassie in queste epoche remote».
Fonte: space.com
