Un articolo (link al file in formato PDF) pubblicato sulla rivista “Nature” riporta la scoperta di una coppia di galassie in fase di fusione catalogata come SDSS J0749+2255 che ha la peculiarità di ospitare un doppio quasar. Un team di ricercatori guidati dall’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign ha usato vari telescopio spaziali e al suolo per studiare SDSS J0749+2255 di ottenere osservazioni abbastanza dettagliate da distinguere i due quasar, che sono entrambi estremamente brillanti. La difficoltà in queste osservazioni è data anche dal fatto che questa coppia è molto lontana e la vediamo com’era quando l’universo aveva circa tre miliardi di anni e la distanza tra i due buchi neri supermassicci che alimentano i rispettivi quasar è solamente di circa diecimila anni luce.
I quasar sono gli oggetti più luminosi dell’universo perché sono alimentati da buchi neri supermassicci che scaldano materiali che li circondano a un punto tale da generare fortissime emissioni elettromagnetiche. Questo caso estremo di nucleo galattico attivo è generalmente visibile a miliardi di anni luce, nell’universo primordiale, in galassie nelle quali la quantità di gas e polveri che orbita attorno ai buchi neri supermassicci è molto elevata.
Nell’universo primordiale un altro processo molto comune era la fusione tra galassie. Occasionalmente, questo una fusione poteva riguardare due galassie che ospitavano altrettanti quasar, con il risultato finale di generare un buco nero supermassiccio ancor più colossale. Il problema è riuscire a trovare coppie di galassie primordiali in fase di fusione con due quasar, un’impresa difficile ma possibile con gli strumenti migliori messi a disposizione degli astronomi negli ultimi decenni.
Gli scopritori dei due quasar della coppia SDSS J0749+2255 hanno cercato possibili candidati negli archivi della sonda spaziale Gaia dell’ESA, che da anni sta mappando miliardi di oggeti nel cielo. Certi cambiamenti di luminosità in un quasar possono mostrare fluttuazioni causate da variazioni nella loro attività. In una coppia di quasar, quelle variazioni sarebbero diverse sui due lati di un apparente singolo quasar.
La verifica della natura di SDSS J0749+2255 è stata fatta usando osservazioni condotte in varie bande elettromagnetiche con telescopi spaziali come Hubble e Chandra e al suolo come il Keck e il Gemini Nord, entrambi alle Hawaii. La copertura dello spettro elettromagnetico è arrivata fino alle onde radio con l’uso della rete di radiotelescopi Very Large Array.
Era importante ottenere conferme indipendenti che vi fossero davvero due quasar perché la coppia poteva essere solo apparente. Poteva trattarsi di una stella vicina allineata a un singolo quasar o di un’immagine di un singolo quasar sdoppiata da una lente gravitazionale.
Noi vediamo la coppia SDSS J0749+2255 com’era oltre dieci miliardi di anni fa. Ora probabilmente il risultato è una galassia ellittica gigante simile a M87, il cui buco nero supermassiccio è diventato celebre nel 2019 perché l’immagine del’area attorno ad esso è stata la prima a essere pubblicata dal progetto Event Horizon Telescope.
Secondo Xin Liu, professore di astronomia all’Università dell’Illinois a Urbana-Champaign e tra gli autori di questo stusio, stiamo cominciando a svelare la punta dell’iceberg della popolazione dei quasar binary primordiali. Questo team ha mostrato un metodo per identificarli anche se sono separati da meno della metà della dimensione di una singola galassia. Nel caso di SDSS J0749+2255, la distanza tra i due quasar è stata stimata attorno ai diecimila anni luce, davvero poco in quella scala cosmica.
Scoprire altre coppie di quasar in galassie che si stanno fondendo aiuterà a ricostruire la storia dell’evoluzione delle galassie nell’universo primordiale. Quando comincerà la missione del telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA, questo lavoro diventerà più facile grazie alle sue capacità, in vari modi superiori a quelle di Hubble.
