Gli astronomi hanno rilevato il più grande getto mai osservato nel giovane universo lanciato da un buco nero. Il getto a doppio lobo, che esisteva quando l’universo aveva solo 1,2 miliardi di anni, si estende per almeno 200.000 anni luce, rendendolo due volte più lungo della larghezza della Via Lattea. Ancora più sorprendente, il buco nero che alimenta il quasar da cui questo getto erompe, designato J1601+3102, è relativamente piccolo. (Per un buco nero supermassiccio che alimenta un quasar, cioè. Ha comunque una massa equivalente a 450 milioni di soli). “Interessante, il quasar che alimenta questo enorme getto radio non ha una massa di buco nero estrema rispetto ad altri quasar,” ha detto Anniek Gloudemans, leader del team e ricercatrice presso NOIRLab, in una dichiarazione. “Questo sembra indicare che non è necessariamente necessario un buco nero eccezionalmente massiccio o un tasso di accrescimento per generare getti così potenti nel giovane universo.”
Dipinto un quadro dei getti di buchi neri supermassicci nel giovane universo. Sebbene si pensi che tutte le grandi galassie abbiano un buco nero supermassiccio centrale con una massa milioni o addirittura miliardi di volte quella del sole, non tutti questi titani cosmici alimentano quasar. I quasar si formano quando i buchi neri supermassicci sono circondati da una grande quantità di gas e polvere di cui possono nutrirsi. Questo materiale genera un disco di accrescimento appiattito e vorticoso di gas e polvere attorno al buco nero. La tremenda massa del buco nero supermassiccio genera forze di marea e un’immensa frizione nel disco di accrescimento che lo surriscalda e lo fa brillare intensamente. Non tutto il materiale in un disco di accrescimento viene alimentato nel buco nero centrale; una parte viene canalizzata verso i suoi poli da potenti campi magnetici. Queste particelle vengono accelerate a quasi la velocità della luce e vengono espulse da entrambi i poli come getti gemelli altamente collimati.
Questi getti possono essere visti a grandi distanze dai radiotelescopi e sono una vista comune nell’universo locale. Finora, tuttavia, sono stati alquanto elusivi nel giovane universo, quando il cosmo di 13,8 miliardi di anni aveva meno del 10% della sua età attuale. Il getto che erompe da J1601+3102 è stato osservato per la prima volta dal Low-Frequency ARray (LOFAR) Telescope internazionale, una rete di radiotelescopi basata in tutta Europa. Questa rilevazione è stata seguita dallo Spettrografo Gemini Near-Infrared (GNIRS), mentre il Telescopio Hobby Eberly ha tentato di osservarlo nella luce visibile. “Stavamo cercando quasar con forti getti radio nel giovane universo, il che ci aiuta a capire come e quando si formano i primi getti e come influenzano l’evoluzione delle galassie,” ha detto Gloudemans. “È solo perché questo oggetto è così estremo che possiamo osservarlo dalla Terra, anche se è davvero lontano. Questo oggetto mostra cosa possiamo scoprire combinando la potenza di più telescopi che operano a diverse lunghezze d’onda.”
Uno degli obiettivi principali di queste osservazioni di follow-up era determinare le caratteristiche di questo quasar e del buco nero supermassiccio che lo alimenta. Finora, il team è stato in grado di determinare che il buco nero ha una massa di 450 milioni di masse solari, ma sperano anche di apprendere il tasso con cui sta inghiottendo, o accrescendo, materia. Il team ha anche scoperto che i getti non sono proprio gemelli. Non solo uno è più corto dell’altro, ma un lobo del getto è più luminoso del suo omologo. Questo potrebbe indicare che un ambiente estremo attorno al buco nero supermassiccio influisce sui suoi getti. “Quando abbiamo iniziato a guardare questo oggetto, ci aspettavamo che il getto meridionale fosse solo una fonte vicina non correlata e che la maggior parte di esso fosse piccola. Questo ha reso piuttosto sorprendente quando l’immagine LOFAR ha rivelato grandi strutture radio dettagliate,” ha detto il membro del team Frits Sweijen dell’Università di Durham. “La natura di questa fonte distante rende difficile rilevarla a frequenze radio più alte, dimostrando la potenza di LOFAR da solo e le sue sinergie con altri strumenti.” La ricerca del team è stata pubblicata giovedì (6 febbraio) su The Astrophysical Journal Letters.