Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal Letters” riporta la scoperta del gas molecolare freddo più distante nel mezzo interstellare della galassia che ospita il quasar soprannominato Pōniuāʻena, uno dei tre quasar luminosi più distanti conosciuti. Un team di ricercatori guidato da alcuni associati dell’Istituto nazionale di astrofisica (INAF) ha usato osservazioni condotte con il radiotelescopio NOEMA (Northern Extended Millimeter Array) per ottenere la rilevazione del gas, per la precisione monossido di carbonio. Questo studio può fornire informazioni preziose per capire come un buco nero supermassiccio potesse avere una massa un miliardo e mezzo di volte quella del Sole quando l’universo aveva “solo” settecento milioni di anni.
L’immagine in alto (IRAM/NOEMA/C. Feruglio (INAF)) mostra il quasar Pōniuāʻena visto dal radiotelescopio NOEMA e in basso la mappa spettroscopica con il picco nelle emissioni con la “firma chimica” del monossido di carbonio.
I meccanismi di formazione dei buchi neri supermassicci non sono ancora ben compresi, soprattutto di quelli primordiali, i quali si sono formati in termini relativamente brevi. Osservazioni che hanno la qualità necessaria a raccogliere i dati che servono per mettere alla prova vari modelli sono complesse a causa della distanza di questi buchi neri. Un aiuto arriva quando sono circondati da gas e polveri che vengono riscaldati al punto da generare potentissime emissioni elettromagnetiche in quelli che vengono chiamati quasar, gli oggetti più luminosi dell’universo.
Il quasar Pōniuāʻena ha un soprannome in lingua hawaiiana perché è stato scoperto e inizialmente studiato da osservatori alle Hawaii. È uno dei tre quasar luminosi più distanti conosciuti e ora è stato studiato anche con il radiotelescopio NOEMA, costituito da 12 antenne sulle Alpi francesi. Si tratta del più potente radiotelescopio che opera a lunghezze d’onda millimetriche nell’emisfero settentrionale. NOEMA ha permesso di ottenere risultati senza precedenti in questo tipo di studio permettendo di ottenere rilevazioni non solo delle polveri ma anche quelle del gas freddo.
Nubi molecolari di idrogeno costituiscono culle stellari quando il gas è abbastanza freddo. Non è possibile rilevare direttamente l’idrogeno nelle nubi ma è conosciuto empiricamente il rapporto tra la quantità di idrogeno e quella di monossido di carbonio, che è rilevabile. Per questo motivo, la rilevazione di monossido di carbonio nel mezzo interstellare della galassia che ospita il quasar Pōniuāʻena, la prima in una galassia così antica, è importante. Finora, stime sulla quantità di idrogeno e sulla formazione di molecole era stata possibile osservando galassie che si erano formate in un’epoca successiva, circa un miliardo di anni dopo il Big Bang.
La presenza di grandi quantità di gas è importante anche per capire le possibilità di crescita di buchi neri supermassicci primordiali. Le osservazioni condotte con il radiotelescopio NOEMA concordano con i modelli e le simulazioni riguardanti la formazione di gas freddo all’epoca del quasar Pōniuāʻena e ciò è importante per capire come il buco nero supermassiccio che lo alimenta abbia raggiunto una massa che è circa un miliardo e mezzo di volte quella del Sole quando l’universo era ancora giovane. La presenza di una gran quantità di gas che viene divorata rapidamente potrebbe essere una spiegazione.
Il quasar Pōniuāʻena fa parte di HYPERION, un campione di quasar luminosi primordiali selezionati perché risulta che inghiottano materiali in modo estremo. Gli studi di questi quasar potranno anche offrire informazioni sull’influenza dei buchi neri supermassicci che li alimentano sull’evoluzione delle galassie che li ospitano. Si tratta di un altro oggetto di studi che sta mostrando come la formazione stellare possa essere stimolata o inibita da quei buchi neri supermassicci a seconda di alcune condizioni al centro delle ricerche.
