Comunicato Stampa

Scoperto il quasar più lontano

29 Giugno 2011

Un'equipe di astronomi europei ha utilizzato il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO e una schiera di altri telescopi per scoprire e studiare il quasar più distante finora trovato. Questo faro brillante, alimentato da un buco nero di massa pari a circa due miliardi di volte la massa del Sole, è di gran lunga l'oggetto più brillante finora scoperto nell'Universo primordiale. Il risultato verrà pubblicato nel numero della rivista Nature del 30 giugno 2011.

"Questo quasar è una sonda che studia la prime fasi dell'Universo. È un oggetto molto raro che ci aiuterà a capire come sono cresciuti i buchi neri supermassicci qualche centinaio di milioni di anni dopo il Big Bang", commenta Stephen Warren, lo scienziato a capo dell'equipe che ha svolto la ricerca.

I quasar sono galassie distanti e molto luminose che sembrano essere alimentate da buchi neri supermassicci al loro interno. La loro luminosità li rende dei fari molto potenti che possono aiutarci a studiare l'epoca in cui le prime stelle e le prime galassie si stavano formando. Il quasar appena scoperto è così lontano che la sua luce illumina l'ultima fase dell'era della rionizzazione. [1].

Vediamo questo quasar appena scoperto, chiamato ULAS J1120+0641 [2], com'era a soli 770 milioni di anni dopo il Big Bang (il redshift è 7.1 [3]). La luce emessa ha impiegato circa 12.9 miliardi di anni per raggiungerci.

Anche se alcuni oggetti più distanti sono già stati scoperti e confermati (per esempio un lampo di luce gamma ad un redshift di 8.2, eso0917, e una galassia a redshift 8.6, eso1041), questo quasar recentemente scoperto è centinaia di volte più brillante di queste  sorgenti. Tra gli oggetti sufficientemente brillanti per essere studiati in dettaglio, questo è di gram lunga il più distante.

Vediamo il secondo quasar in ordine di distanza ad un'epoca in cui l'universo aveva solo 870 milioni di anni (redsfhit 6.4). Oggetti molto più lontani non possono essere visti nelle survey nella banda ottica poichè le onde da essi emessi, rese più lunghe dall'espansione dell'Universo, cadono per la maggior parte nella zona infrarossa dello spettro quando raggiungono la Terra. La survey UKIDSS (European UKIRT Infrared Deep Sky Survey), che utilizza il telescopio britannico alle Hawaii dedicato alla banda infrarossa [4], è stata progettata proprio a questo scopo. L'equipe di astronomi ha cercato tra milioni di oggetti del database di UKIDSS i migliori candidati quasar tanto desiderati, e infine ha ricevuto la meritata ricompensa.

"Abbiamo impiegato cinque anni a trovare questo oggetto." spiega Bram Venemans, uno degli autori dello studio. "Cercavamo un quasar con un redshift maggiore di 6.5. Trovarne uno così lontano, a un redshift maggiore di 7, è stata una sorpresa molto eccitante. Andando a sbirciare nell'era della re-ionizzazione, questo quasar ci offre un'opportunità unica di esplorare una finestra di circa 100 milioni di anni nella storia del cosmo, finestra che prima era al di là delle nostre possibilità".

La distanza del quasar è stata determinata dalle osservazioni effettuate con lo strumento FORS2 montato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO e con strumenti del telescopio Gemini Nord [5]. Poichè questo oggetto è relativamente brillante è possibile misurarne le spettro (cioè dividere la luce che arriva dall'oggetto nei suoi colori componenti). Questa tecnica ha permesso agli astronomi di scoprire molte informazioni sul quasar.

Queste osservazioni hanno mostrato che la massa del buco nero al centro di ULAS J1120+0641 è circa due miliardi di volte quella del nostro Sole. Questa massa così alta è difficile da spiegare in un tempo così vicino al Big Bang. Le attuali teorie per la crescita di un buco nero supermassiccio prevedono una lenta crescita della massa man mano che l'oggetto compatto attrae materiale dai dintorni.

"Crediamo che ci siano solo un centinaio di quasar brillanti con redshift maggiore di 7 in tutto il cielo", conclude Daniel Mortok, il primo autore dell'articolo scientifico. "Trovare questo oggetto ha richiesto un'accurata ricerca, ma ha dimostrato di valere lo sforzo fatto per cercare di svelare alcuni misteri dell'Universo primordiale.

Note

[1] Circa 300 000 anni dopo il Big Bang, avvenuto circa 13.7 miliardi di anni fa, l'Universo si era raffreddato sufficientemente per permettere agli elettroni e ai protoni di combinarsi in Idrogeno Neutro (un gas senza carica elettrica). Questo gas freddo e oscuro riempiva tutto l'Universo fino a che le prime stelle iniziarono a formarsi, circa 100 -150 milioni di anni dopo. La loro intensa radiazione ultravioletta ha lentamente diviso gli atomi di idrogeno nelle loro componenti, protone ed elettrone, un processo detto re-ionizzazione, che ha reso l'Universo trasparente alla luce ultravioletta. Si pensa che questa era si collochi circa 150-800 milioni di anni dopo il Big Bang.

[2] L'oggetto è stato trovato utilizzando i dati della survey ULAS (UKIDSS Large Area Survey). Il numero e il prefisso 'J' si riferiscono alla posizione celeste del quasar.

[3] Poichè la velocità della luce è finita, gli astronomi osservano il passato guardando lontano nell'Universo. La luce di ULAS J1120+0641 ha impiegato circa 12.9 miliardi di anni per raggiungere i telescopi terrestri e perciò lo vediamo in un Universo che ha solo 770 milioni di anni. In questi 12.9 miliardi di anni, l'Universo si espande e di conseguenza cresce la lunghezza d'onda della luce emessa dall'oggetto.  Il redshift cosmologico, o semplicemente redshift, è una misura dell'"allargamento" totale dell'Universo tra il momento in cui la luce è stata emessa e quando essa è stata ricevuta.

[4] UKIRT è il telescopio Britannico Infrarosso. È di proprietà del Science and Technology Facilities Council britannico ed è gestito dal personale del centro JAC (Joing Astronomy Centre), in Hilo, Hawaii.

[5] FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph) è lo spettrografo a riduzione di focale e bassa dispersione del VLT. Altri strumenti usati per disperdere la luce dell'oggetto sono stati il GMOS Gemini MOS (Multi Object Spectrograph) e il GNIRS (Gemini Near-Infrared Spectrograph). Il telescopio di Liverpool, l'INT e l'UKIRT sono stati usati per confermare queste misure.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato presentato in un articolo che verrà pubblicato su il 30 giugno 2011 dalla rivista Nature.

L'equipe è compsta da Daniel J. Mortlock (Imperial College London [Imperial], UK), Stephen J. Warren (Imperial), Bram P. Venemans (ESO, Garching, Germania), Mitesh Patel (Imperial), Paul C. Hewett (Institute of Astronomy [IoA], Cambridge, UK), Richard G. McMahon (IoA), Chris Simpson (Liverpool John Moores University, UK), Tom Theuns (Institute for Computational Cosmology, Durham, UK and Università di Anversa, Belgio), Eduardo A. Gonzáles-Solares (IoA), Andy Adamson (Joint Astronomy Centre, Hilo, USA), Simon Dye (Centre for Astronomy and Particle Theory, Nottingham, UK), Nigel C. Hambly (Institute for Astronomy, Edinburgh, UK), Paul Hirst (Gemini Observatory, Hilo, USA), Mike J. Irwin (IoA), Ernst Kuiper (Leiden Observatory, Olanda), Andy Lawrence (Institute for Astronomy, Edinburgh, UK), Huub J. A. Röttgering (Leiden Observatory, Olanda).

L’ESO (European Southern Observatory) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l’osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L’ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L’ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L’ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l’ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d’avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) e’ il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L’ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L’ESO al momento sta progettando l’European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), di 40 metri, che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà “il più grande occhio del mondo rivolto al cielo”.

Links

• Articolo scientifico: Nature paper
• Immagini del VLT

Contatti

Daniel Mortlock
Astrophysics Group, Blackett Laboratory, Imperial College London
London, United Kingdom
Tel.: +44 20 7594 7878
E-mail: d.mortlock@imperial.ac.uk

Bram Venemans
ESO Astronomer
Garching bei München, Germany
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E-mail: bveneman@eso.org

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ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1122.