Scoperto Quasar Dell'Universo Primordiale

Un team di astronomi europei ha utilizzato l'European Southern Observatory Very Large Telescope e una serie di altri telescopi per scoprire e studiare i quasar più distanti. Questo faro brillante, alimentato da un buco nero con una massa di 2.000 milioni di volte quella del Sole, è di gran lunga l'oggetto più luminoso mai scoperto nell'Universo primordiale. I risultati sono apparsi il 30 giugno 2011, sulla rivista Nature.

"Questo quasar è una sonda vitale nell'Universo primordiale. E' un oggetto molto raro che ci aiuterà a capire come i buchi neri supermassicci sono cresciuti a poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang", afferma Stephen Warren, team leader dello studio.

I quasar sono galassie molto luminose e lontane che si ritiene siano alimentate da buchi neri supermassicci al loro centro. Il loro splendore li rende potenti fari che possono aiutare a sondare il periodo in cui le prime stelle e galassie si stavano formando. Il quasar appena scoperto è così lontano che la sua luce fa lparte dell'Era della rionizzazione dell'Universo [1].
 
Il quasar, classiificato come Ulas J1120 0641 [2] è nato solo 770 milioni anni dopo il Big Bang (redshift 7.1, [3]). Ci sono voluti 12,9 miliardi anni affinché la sua luce ci abbia raggiunti.
Anche se gli oggetti più distanti sono stati confermati (come un lampo di raggi gamma a redshift 8.2 e una galassia a redshift 8.6), la recente scoperta dei quasar è centinaia di volte più luminosa di questi. Tra gli oggetti luminosi da poter essere studiati in dettaglio, questo è il più lontano con un ampio margine dal precedente quasar nato 870 milioni anni dopo il Big Bang (redshift 6.4). Oggetti simili più lontani non possono essere osservati nella luce visibile 
ma nello spettro infrarosso.

L'Ufficio europeo UKIRT Infrared Deep Sky Survey (UKIDSS) che usa telescopio della tecnologia ad infrarossi del Regno Unito [4] alle Hawaii è stato progettato per risolvere questo problema. 
Il team di astronomi osserva milioni di oggetti del database UKIDSS per trovare quelli che potrebbero essere quasar lontani.

"Ci sono voluti cinque anni per trovare questo oggetto", spiega Bram Venemans, uno degli autori dello studio. "Eravamo alla ricerca di un quasar con redshift superiore a 6,5. Trovarne uno che superiore a 7, è stata una sorpresa entusiasmante. Appartenendo all'Era della rionizzazione, questo quasar fornisce un'opportunità unica per esplorare una finestra di 100 milioni di anni nella storia del cosmo che in precedenza era fuori portata".

La distanza dal quasar è stata determinata da osservazioni effettuate con lo strumento FORS2 sul Very Large Telescope (VLT) dell'ESO e da strumenti sul telescopio Gemini Nord [5]. Poiché l'oggetto è relativamente brillante, è possibile prendere uno spettro di esso (che prevede la separazione della luce dall'oggetto nei suoi colori componenti). Questa tecnica ha permesso agli astronomi di scoprire un bel pó di informazioni sui quasar.

Queste osservazioni hanno mostrato che la massa del buco nero al centro di Ulas J1120 0641 è di circa due miliardi di volte quella del Sole. Questa massa molto alta è difficile da spiegare così presto dopo il Big Bang. Le attuali teorie per la crescita di buchi neri supermassicci prevedono un lento accumulo di massa mentre l'oggetto compatto attira la materia che lo circonda.
"Pensiamo che ci sono solo circa 100 quasar luminosi con redshift superiore a 7 nel cielo", conclude Daniel Mortlock, l'autore principale della carta. 

"La ricerca di questo oggetto richiede una ricerca attenta, ma valeva la pena essere in grado di svelare alcuni dei misteri dell'Universo primordiale".

Note:
[1] Circa 300 000 anni dopo il Big Bang, avvenuto 13,7 miliardi anni fa, l'Universo si era raffreddato abbastanza da permettere agli elettroni e ai protoni di combinarsi nell'idrogeno neutro (un gas senza carica elettrica). Questo gas fresco e buio permeava l'universo fino a quando le prime stelle iniziarono a formarsi tra i 100 e i 150 milioni di anni dopo. La loro intensa radiazione ultravioletta ha lentamente dividere gli atomi di idrogeno di nuovo in protoni ed elettroni, un processo chiamato reionisation, rendendo l'Universo più trasparente alla luce ultravioletta. E 'credere che questo era avvenuto tra circa 150 a 800 milioni anni dopo il Big Bang.

[2] L'oggetto è stato trovato utilizzando i dati del Large Area Survey UKIDSS, o Ulas. I numeri e il  prefisso J si riferiscono alla posizione del quasar nel cielo.

[3] Dato che la luce viaggia a una velocità finita, gli astronomi guardano indietro nel tempo più guardano lontano nell'Universo. Ci sono voluti 12,9 miliardi di anni prima che la luce di Ulas J1120 0641 raggiungesse la Terra e il quasar fosse visto come era quando l'universo aveva solo 770 milioni anni fa. 
In questi 12,9 miliardi anni, l'Universo si espande e la luce dall'oggetto si è allungata di conseguenza. Il redshift cosmologico, o semplicemente redshift, è una misura da quando  l'Universo ha emesso la luce e da quando è stata ricevuta.

[4] UKIRT è lo UK Infrared Telescope'di proprietà del Regno Unito Science and Technology Facilities Council ed è gestito dallo staff del Centro di Astronomia a Hilo, nelle Hawaii.

[5] FORS2 è lo spettrografo riduttore di focale a bassa dispersione del VLT. Altri strumenti usati per suddividere la luce l'oggetto sono il Multi-Object Spectrograph Gemini (OGM) e la Gemini Near-Infrared Spectrograph (Gnirs). Il telescopio di Liverpool, il telescopio Isaac Newton e il Regno Unito Infrared Telescope (UKIRT) sono stati utilizzati anche per confermare le misure di indagine.

Maggiori informazioni:
Questa ricerca è stata presentata in un articolo sulla rivista Nature del 30 giugno 2011.
Il team è composto da Daniel J. Mortlock (Imperial College di Londra, Gran Bretagna), Stephen J. Warren, Bram P. Venemans (ESO, Garching, Germania), Mitesh Patel, Paul C. Hewett (Istituto di Astronomia [IOA], Cambridge, UK), Richard G. McMahon (IOA), Chris Simpson (Liverpool John Moores University, UK), Tom Theuns (Institute for Computational Cosmology, Durham, Regno Unito e l'Università di Anversa, Belgio) , Eduardo A. Gonzales-Solares (IOA), Andy Adamson (Joint Astronomy Centre, Hilo, Stati Uniti d'America), Simon Dye (Centro per l'astronomia e la teoria delle particelle, Nottingham, UK), Nigel C. Hambly (Istituto di Astronomia, Edimburgo, Regno Unito ), Paul Hirst (Gemini Observatory, Hilo, Stati Uniti d'America), Mike J. Irwin (IOA), Ernst Kuiper (Osservatorio di Leiden, Olanda), Andy Lawrence (Istituto di Astronomia, Edinburgh, UK), Huub JA Rottgering (Leiden Observatory, Paesi Bassi).


Traduzione a cura di Arthur McPaul

Fonte:  
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110629132527.htm