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lunedì 8 luglio 2024

Cos’è un quasar? - Angelo Petrone

 

Quasar: i fari cosmici che svelano i segreti dell’universo

I quasar (dall’inglese “quasi-stellar radio source”, ossia “sorgente radio quasi-stellare”) sono tra gli oggetti più misteriosi e affascinanti dell’universo. Scoperti negli anni ’60, i quasar sono nuclei galattici attivi estremamente luminosi che si trovano a grandi distanze dalla Terra. La loro luminosità è talmente elevata che riescono a offuscare l’intera galassia ospite.

Caratteristiche dei quasar.

Luminosità: i quasar sono tra gli oggetti più luminosi dell’universo, in grado di emettere energia equivalente a quella di centinaia di galassie. Questa straordinaria luminosità è dovuta al fatto che al centro dei quasar si trovano buchi neri supermassicci, con masse che possono variare da milioni a miliardi di volte quella del Sole. La materia che cade nel buco nero viene riscaldata a temperature elevatissime, emettendo una quantità enorme di radiazioni che possiamo osservare dalla Terra.

Distanza: i quasar si trovano a distanze cosmologiche, cioè a miliardi di anni luce dalla Terra. Questo significa che li osserviamo com’erano miliardi di anni fa. Lo studio dei quasar ci permette quindi di guardare indietro nel tempo e di capire meglio l’evoluzione dell’universo.

Spettro elettromagnetico: i quasar emettono radiazioni su tutto lo spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi X e gamma. Questa emissione multi-frequenza è dovuta alla presenza di getti relativistici di particelle che vengono espulsi dal nucleo galattico a velocità prossime a quelle della luce.

Redshift: uno degli aspetti più caratteristici dei quasar è il loro elevato redshift, cioè lo spostamento verso il rosso delle linee spettrali. Questo fenomeno è dovuto all’espansione dell’universo e indica che i quasar sono oggetti molto lontani da noi.

Importanza dei quasar nella cosmologia

I quasar giocano un ruolo fondamentale nella cosmologia per diversi motivi:

Sonde cosmiche: grazie alla loro luminosità, i quasar possono essere utilizzati come “sonde cosmiche” per studiare la struttura a grande scala dell’universo. L’osservazione dei quasar e della loro distribuzione nello spazio permette di comprendere meglio la distribuzione della materia nell’universo.

Evoluzione delle galassie: i quasar forniscono indizi preziosi sull’evoluzione delle galassie. Si ritiene che molte galassie, compresa la Via Lattea, abbiano attraversato una fase di quasar nel loro passato. Studiando i quasar, possiamo ottenere informazioni sul processo di formazione e crescita dei buchi neri supermassicci e sulla loro interazione con le galassie ospiti.

Materia oscura e energia oscura: le osservazioni dei quasar possono contribuire a svelare i misteri della materia oscura e dell’energia oscura, due componenti fondamentali dell’universo ancora poco comprese. Le lenti gravitazionali create dai quasar, ad esempio, possono essere utilizzate per mappare la distribuzione della materia oscura.

Scoperta e studio dei quasar.

Il primo quasar è stato identificato nel 1963 dall’astronomo Maarten Schmidt, che ha osservato un oggetto celeste estremamente luminoso con uno spostamento verso il rosso molto elevato. Questa scoperta ha rivoluzionato l’astronomia, aprendo una nuova finestra sull’universo lontano e sull’energia estrema.

Da allora, migliaia di quasar sono stati scoperti e studiati con vari strumenti, tra cui telescopi ottici, radio e satelliti a raggi X. Le missioni spaziali, come il Telescopio Spaziale Hubble, hanno fornito immagini dettagliate dei quasar e delle loro galassie ospiti, permettendo di studiare questi oggetti in modo sempre più approfondito.

I quasar sono tra gli oggetti più affascinanti e misteriosi dell’universo. La loro straordinaria luminosità, combinata con la grande distanza a cui si trovano, li rende strumenti preziosi per lo studio della cosmologia e dell’evoluzione delle galassie. Nonostante i grandi progressi fatti negli ultimi decenni, i quasar continuano a essere oggetto di intense ricerche e scoperte, alimentando il nostro desiderio di comprendere meglio l’universo in cui viviamo.

https://www.scienzenotizie.it/2024/07/07/cose-un-quasar-3987817?fbclid=IwZXh0bgNhZW0CMTEAAR0Wzgz2jffKgzw5-H4fbluoEzHMh33kuZCrHnJ2_iYTwt3DMz1rIlDM-Xs_aem_xgnc-i6RyndF2ab2z48l_w

sabato 22 giugno 2024

La Via Lattea paragonata a TON 618: guarda il video impressionante. - Pasquale D'Anna


Un filmato da brividi, proporzioni spaventose: le dimensioni del buco nero TON 618 paragonate alla nostra Galassia.

10,4 miliardi di anni luce dalla Terra, in direzione della costellazione dei cani da caccia. E’ là che si trova il buco nero al centro del quasar TON 618, con una massa stimata in 66 miliardi di volte quella del Sole.

Facciamo il calcolo:

  • La massa del Sole è 2 × 10^30 kg;
  • La massa di Ton 618 è 1,32 x 10^41 kg.

Poco più di un 1 seguito da 41 zeri! Provate a scriverlo e a capire di che si tratta. Un numero da capogiro! Nel seguente video, lo trovate comparato con la Via Lattea, la nostra Galassia.

Cos’è un Quasar?

Sono manifestazioni altamente energetiche nei nuclei di alcune galassie, che si ritiene siano alimentate dall’accrescimento di gas su buchi neri supermassicci (con una massa minima superiore alle centinaia di migliaia di volte quella del Sole) posti al loro centro. Si stima che tali mostri ingoino la massa equivalente a centinaia di pianeti Terra al minuto! Questi buchi neri supermassicci si formano e crescono principalmente durante le fusioni di galassie. Quando due galassie di massa paragonabile si fondono, i loro buchi neri centrali si uniscono e una piccola percentuale del loro gas viene accumulata dal nuovo buco nero tramite la formazione di un disco di accrescimento, il tutto nell’arco di un tempo scala di circa 10 milioni di anni.

Durante questo tempo, la conversione della sua energia gravitazionale in energia termica, unita ai grandi attriti, provoca un enorme surriscaldamento del gas, fino a centinaia di migliaia di gradi. L’accelerazione del gas a velocità relativistiche, l’emissione termica ed altri meccanismi (come i processi di sicrotrone e compton inverso, rispettivamente nella banda radio e gamma) fanno così in modo che una frazione della massa accresciuta (fino a valori dell’ordine del 10%) sia emessa sotto forma di radiazione, raggiungendo luminosità enormi, fino a un milione di miliardi di soli!

https://www.passioneastronomia.it/la-via-lattea-paragonata-a-ton-618-guarda-il-video-impressionante/

venerdì 21 giugno 2024

Individuati 2 buchi neri attivi che si fondono alla distanza più lontana mai vista. - Denise Meloni

Due quasar superluminosi, o buchi neri attivi al centro di grandi galassie, furono trovati appena 900 milioni di anni dopo il Big Bang: la prima rilevazione mai vista di una coppia di quasar in fusione

 Gli astronomi hanno individuato due buchi neri attivi che si fondono alla distanza più lontana mai vista, appena 900 milioni di anni dopo il Big Bang.

La fusione di due buchi neri.

Questa è la prima volta che due buchi neri supermassicci luminosi vengono avvistati durante l’alba cosmica.

L’alba cosmica è il tempo che comprende il primo miliardo di anni dell’Universo. Durante questo periodo, circa 400 milioni di anni dopo il Big Bang, è iniziata l’epoca della reionizzazione, in cui la luce delle stelle nascenti ha privato l’idrogeno dei suoi elettroni, portando a un rimodellamento fondamentale delle strutture delle galassie.

I quasar sono i nuclei straordinariamente luminosi delle galassie attive nell’universo lontano, sono una forma estrema di ciò che gli astronomi chiamano “nuclei galattici attivi”, o AGN in breve. Una galassia attiva è quella in cui il buco nero supermassiccio centrale consuma grandi quantità di materia. La caduta di materia nel buco nero è così grande che tutta la materia non può entrare nel buco nero contemporaneamente e quindi forma una coda come un disco di accrescimento a spirale.

L’esistenza dei quasar che si uniscono nell’epoca della reionizzazione è stata anticipata da molto tempo” ha dichiarato l’autore principale dello studio, Yoshiki Matsuoka, astronomo dell’Università di Ehime in Giappone: “Ora è stato confermato per la prima volta”.

ricercatori hanno pubblicato i loro risultati su The Astrophysical Journal Letters.

Lo studio.

I buchi neri nascono dal collasso di stelle giganti e crescono nutrendosi incessantemente di gas, polvere, stelle e altri buchi neri nelle galassie stellari che li contengono. Se diventano abbastanza grandi, l’attrito fa sì che il materiale che si muove a spirale nelle loro fauci si surriscaldi e si trasformino in quasar, rilasciando i loro bozzoli gassosi con esplosioni di luce fino a un trilione di volte più luminose delle stelle più luminose.

Poiché la luce viaggia a una velocità fissa attraverso il vuoto dello Spazio, più gli scienziati guardano in profondità l’Universo, più luce remota intercettano e più indietro nel tempo vedono.

Precedenti simulazioni dell’alba cosmica hanno indicato che nubi fluttuanti di gas freddo potrebbero essersi coalizzate in stelle giganti destinate a collassare rapidamente, creando buchi neri. Man mano che l’universo cresceva, quei primi buchi neri potrebbero essersi rapidamente fusi con altri per seminarne di supermassicci ancora più grandi in tutto il Cosmo.

I buchi neri nascono dal collasso di stelle giganti e crescono nutrendosi incessantemente di gas, polvere, stelle e altri buchi neri nelle galassie stellari che li contengono. Se diventano abbastanza grandi, l’attrito fa sì che il materiale che si muove a spirale nelle loro fauci si surriscaldi e si trasformino in quasar, rilasciando i loro bozzoli gassosi con esplosioni di luce fino a un trilione di volte più luminose delle stelle più luminose.

Circa 300 quasar sono stati precedentemente trovati nell’epoca della reionizzazione, ma questi quasar scoperti di recente sono i primi ad essere scoperti in una coppia. I ricercatori li hanno trovati utilizzando la Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru, in cui sono apparsi come due deboli macchie rosse su uno sfondo di galassie e stelle.

Gli astronomi hanno poi effettuato delle riprese spettroscopiche e hanno confermato che la sorgente luminosa era una coppia di quasar a spirale.

Conclusioni.

I ricercatori hanno affermato che la loro scoperta li aiuterà a capire come i potenti fasci di luce dei quasar hanno scolpito le strutture dell’Universo che vediamo oggi.

Le proprietà statistiche dei quasar nell’epoca della reionizzazione ci dicono molte cose, come il progresso e l’origine della reionizzazione, la formazione di buchi neri supermassicci durante l’Alba Cosmica e la prima evoluzione delle galassie che ospitano i quasar“, ha concluso Matsuoka.

https://reccom.org/buchi-neri-attivi-fondono-distanza-piu-lontana/

venerdì 15 marzo 2024

Piccoli Quasar individuati da Webb potrebbero aiutare a risolvere una dei più grandi misteri dell’astronomia. - Dénise Meloni

 

Il telescopio Webb è riuscito ad identificare piccoli quasar rossi che potrebbero aiutare a rispondere a una delle più grandi domande aperte dell'astronomia.

Un nuovo studio ha utilizzato la spettroscopia per separare e studiare i piccoli quasar. I quasar sono buchi neri supermassicci che hanno assorbito una luminosità importante.

L’enigma dei buchi neri supermassicci che diventano quasar.

In una nuova ricerca effettuata utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST), pubblicata su The Astrophysical Journal, un team di scienziati ha dimostrato di essere in grado di isolare ed esaminare un gruppo di piccoli punti rossi che si pensava fossero normali galassie.

È stato successivamente rivelato che quelle galassie potrebbero effettivamente ospitare quasar molto giovani o altrimenti detti buchi neri che risucchiano i corpi celesti circostanti fino a diventare tra i fenomeni più luminosi di tutto l’Universo.

I quasar non sono una novità, ma non sono ben compresi, e questo nuovo studio potrebbe aiutare a risolvere una delle più grandi domande aperte dell’astronomia.

Jorryt Matthee, astrofisico presso l’Istituto di Scienza e Tecnologia Austria (ISTA) e autore principale della nuova ricerca, ha riassunto il motivo per cui i buchi neri supermassicci che diventano quasar rappresentano un tale enigma per gli scienziati: “È come guardare un bambino di cinque anni alto due metri“, ha spiegato: “Qualcosa non quadra”. Fondamentalmente, sono troppo grandi per l’età del nostro Universo.

La scala cosmica del tempo è lunga e i buchi neri supermassicci possono avere un diametro di migliaia di anni luce. I quasar, tuttavia, si trovano nella fascia più piccola della classe di dimensioni dei buchi neri supermassicci: a volte hanno un diametro di pochi giorni, o circa 1.000 della distanza tra la Terra e il Sole.

Anche così, gli eventi che portano alla loro formazione possono richiedere miliardi di anni, in modo simile alla linea temporale prevista di 6 miliardi di anni per la completa fusione della Via Lattea e di Andromeda.

Il più antico quasar visibile ha più di 13 miliardi di anni, il che significa che doveva essere già un buco nero supermassiccio quando l’Universo era molto più giovane, almeno secondo la nostra attuale comprensione di come essi si formano. Subito dopo il Big Bang, l’Universo era significativamente diverso da come è oggi e ospitava una selezione di elementi molto più semplice e fenomeni molto più vasti e straordinari.

Di conseguenza, gli scienziati hanno teorizzato che i buchi neri supermassicci potrebbero essersi formati più rapidamente con un vantaggio potenziato dalla fisica da vortici di gas e nuvole. Sarebbe come dare a quel bambino di cinque anni il siero del super soldato di Capitan America: ovviamente sarà insolitamente alto.

Piccoli quasar rossi a causa della polvere cosmica.

In questo nuovo studio, i ricercatori hanno esaminato quei deboli punti rossi individuati nelle immagini del JWST e hanno scoperto che i piccoli quasar erano rossi a causa della polvere cosmica, che va di pari passo con la formazione di galassie e stelle.

La polvere cosmica è composta da materiali vitali. Questi materiali riempiono un anello cruciale mancante nella catena del ciclo di vita dei quasar e dovrebbero consentire agli astronomi di comprendere meglio come si formano questi fenomeni. Per estendere ulteriormente la metafora del “bambino gigante di cinque anni” di Matthee, questi sono i bambini di due anni che sono già un po’ più grandi di quanto dovrebbero essere in realtà.

JWST ha superato le aspettative nell’intercettare i piccoli quasar rossi.

Il rossore stesso aiuta anche gli scienziati a datare i piccoli quasar a un’età precedente rispetto a quelli più blu e più vecchi che si sono liberati della polvere cosmica. Inoltre, li posiziona come emergenti dai vorticosi vivai di stelle che non vengono registrati come rossi in questa osservazione.

Il JWST non è uno strumento specializzato per il rilevamento di oggetti spaziali di questo tipo, il che significa che i ricercatori sono rimasti piacevolmente sorpresi dal lavoro che hanno potuto svolgere senza bisogno di qualcosa di più adatto a questo particolare compito.

Lo strumento NIRCam del telescopio si è rivelato appena sufficiente, poiché la sua modalità spettroscopica consente agli scienziati di sintonizzarsi su aree specifiche dello spettro utilizzando un oggetto focale chiamato grism.

https://reccom.org/piccoli-quasar-aiutare-risolvere-mistero-astronomia/

sabato 28 novembre 2020

Galassia cerca di resistere ad enorme buco nero al centro per non essere divorata del tutto.

 

Ci sono buchi neri supermassicci così voraci che possono arrivare ad inghiottire buona parte del materiale presente in un’intera galassia e quindi a distruggerla. I ricercatori hanno scoperto una galassia che sta correndo proprio un pericolo del genere ma che sembra in realtà resistere stoicamente grazie ad una notevole capacità di innescare ancora la crescita delle stelle.
I ricercatori hanno calcolato, utilizzando lo Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), che questa galassia sta infatti formando tantissime stelle ad un ritmo abbastanza veloce, ben 100 stelle delle dimensioni del Sole ogni anno.

I quasar possono non fermare la nascita delle stelle.

Si tratta di una scoperta che mostra che i buchi neri supermassicci attivi, quelli che di solito chiamiamo quasar e che si trovano al centro delle galassie, possono non fermare la nascita delle stelle, una cosa che va contro le previsioni scientifiche attuali, come spiega Allison Kirkpatrick, un assistente professoressa dell’università dell’Arkansas a Lawrence: “Ci sta portando a ripensare le nostre teorie su come si evolvono le galassie”.

Quasar “freddo” scoperto nella galassia CQ4479.

La razza presa in esame, denominata CQ4479, si trova all’enorme distanza di 5, 25 miliardi di anni luce da noi. Al centro di questa galassia gli astronomi hanno individuato un quasar, anzi un tipo speciale scoperto proprio dalla stessa Kirkpatrick che la scienziata denominato “quasar freddo”.
Si tratta di un buco nero supermassiccio attivo che “aspira” materiale circostante, anche intere stelle, ma che non ha ancora consumato tutto il grasso freddo. Questo significa che le stelle intorno ad esso possono ancora arrivare a formarsi e quindi la galassia tutto sommato sopravvive. Si tratta del primo “quasar freddo” analizzato con tale dettaglio.

Il buco nero triplicherà di dimensioni.

“Se questa crescita in tandem continuasse sia il buco nero che le stelle che lo circondano triplicherebbero di dimensioni prima che la galassia raggiunga la fine della sua vita”, spiega Kevin Cooke, ricercatore della suddetta università e autore principale della ricerca.
L’eccezionalità di queste osservazioni sta nel fatto che i quasar rappresentano tra gli oggetti più luminosi, oltre che più distanti, dell’universo. A causa del materiale che gira vorticosamente intorno ad essi, infatti, si viene a creare un livello tale di energia, di calore e di luce che quest’ultima eclissa tutto ciò che si trova intorno al buco nero stesso, anche l’intera galassia.

Formazione stellare e cattura del gas freddo possono coesistere.

La teoria attuale dei quasar prevede che questa energia catturi e in parte espella anche il gas freddo che è necessario per la formazione di una stella. Ciò provoca un colpo “letale” per l’intera galassia e ne arresta praticamente la naturale crescita. Tuttavia questo studio mostra che esiste un breve lasso di tempo in cui i due processi (formazione stellare e cattura ed espulsione del gas freddo da parte del buco nero) possono coesistere.
I ricercatori, grazie al telescopio SOFIA, hanno rilevato la luce infrarossa irradiata dalla polvere calda che innesca la formazione delle stelle in questa galassia ed hanno stimato anche la velocità di formazione stellare media degli ultimi 100 milioni di anni.

Si tratta di una fase temporanea e breve.

Si tratta comunque di una fase breve, temporanea e che può essere considerata come la fase iniziale della morte stessa della galassia. Il destino di CQ4479 è infatti segnato: prima o poi cederà agli effetti devastanti del quasar che comincerà ad inghiottire seriamente di tutto, anche i gas che servono per la creazione delle stelle.
Ora i ricercatori vogliono capire se sono molte le galassie che attraversano questa fase prima di “morire”. A tal proposito intendono utilizzare il telescopio James Webb che dovrebbe essere lanciato nello spazio tra pochi anni.

Approfondimenti

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(nella foto: rappresentazione artistica della galassia CQ4479 (credito: NASA/ Daniel Rutter)