Buchi neri supermassivi e il loro ruolo nell’evoluzione delle galassie

25/01/2019

Immagini della galassia ospite di un quasar a redshift z=6.234, vista con il telescopio spaziale Hubble (pannello in alto), che rivela la componente di stelle giovani; e con l’Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array, che traccia il gas (secondo pannello) e la polvere da cui si formano le stelle (terzo pannello). L’ultimo pannello combina le informazioni dei pannelli superiori, rivelando la sinergia delle varie fasi del gas e della formazione stellare. Crediti: Decarli et al. (in prep).

I quasar sono buchi neri supermassivi in rapida fase di accrescimento. Si trovano al centro di galassie e sono alimentati da grandi riserve di gas, che si scalda per attrito e precipita nelle singolarità. L’energia così liberata fa dei quasar le sorgenti non transienti più luminose dell’Universo.

I quasar sono dunque laboratori straordinari per lo studio dell’Universo. Da un lato, essendo così luminosi posso essere identificati e caratterizzati anche alle distanze più remote, fungendo quindi da “segnaposto” della struttura a grande scala e dei primi assembramenti di materia nell’Universo giovane. Inoltre, posso essere sfruttati come sorgenti di sfondo per studiare l’impronta in assorbimento causata dal gas (altrimenti invisibile) distribuito fra noi e i quasar stessi. D’altro canto, lo studio dei quasar stessi fornisce nuove e preziose informazioni su come i primi buchi neri massivi si sono formati, sulla demografia dei buchi neri in varie epoche cosmiche, su come accrescono materiale dalla galassia ospite, e su come l’enorme energia da essi rilasciata condiziona l’evoluzione stessa delle galassie in cui si trovano.

L’OAS è attivamente impegnato su tutte queste linee di ricerca. Personale di OAS è coinvolto nella ricerca di nuovi quasar alle distanze più estreme, e nella loro caratterizzazione; nello studio del loro ambiente e delle strutture a larga scala in cui risiedono; nel difficile processo di ricostruzione della storia di (re)ionizzazione dell’Universo infante; nello studio dei buchi neri dall’alba del tempo cosmico all’epoca del cosiddetto “cosmic noon”, il mezzogiorno cosmico, cioè la fase di massima attività dell’Universo, quando metà delle stelle che osserviamo oggi si sono formate; e per finire, nella caratterizzazione del mezzo interstellare nelle galassie ospiti, dei meccanismi con cui intercettano l’energia rilasciata dal quasar, e delle ripercussioni dell’attività dei buchi neri sull’evoluzione delle galassie.

Personale coinvolto: Andrea Comastri, Roberto Decarli, Roberto Gilli, Carlotta Gruppioni, Giorgio Lanzuisi, Federica Loiacono (PhD), Marco Mignoli, Riccardo Nanni (PhD), Alessandro Peca (PhD), Antonio Pensabene (PhD), Eros Vanzella