Fermi spia i cinque blazar più lontani mai osservati

Il telescopio spaziale Fermi ha identificato cinque blazar risalenti all'alba dell'Universo. Queste galassie sono caratterizzate da intense radiazioni - soprattutto nella regione spettrale dei raggi gamma in cui opera Fermi - dovute alla presenza di buchi neri supermassicci nei loro cuori. I nuovi blazar, risalenti a quando l'Universo aveva tra 1,4 e 1,9 miliardi di anni, sono i cinque più lontani mai osservati. Quando la luce raccolta da Fermi lasciò il più lontano dei cinque blazar, l'Universo era appena ad un decimo del suo stadio evolutivo attuale.

Credits: M. Weiss/CfA

"Nonostante la loro giovinezza, questi remoti blazar ospitano alcuni dei più massicci buchi neri conosciuti," spiega Roopesh Ojha della NASA. "Il fatto che si siano sviluppati così in fretta mette duramente alla prova i nostri modelli sulla formazione e sull'evoluzione dei buchi neri supermassicci; vogliamo trovare altri oggetti simili per comprendere a fondo il processo."

La popolazione di blazar rappresenta circa la metà delle sorgenti di raggi gamma identificate dallo strumento LAT a bordo di Fermi nell'arco della sua missione. Si pensa che queste emissioni energetiche siano dovute all'interazione tra la materia in caduta verso un buco nero dotato di oltre un milione di masse solari e il buco nero stesso. Il materiale in caduta formerebbe un disco di accrescimento attorno al buco nero; una piccola parte del materiale, poi, sarebbe espulso a velocità di poco inferiori a quella della luce lungo due getti opposti. Quando uno di questi due getti risulta puntato verso la Terra, la galassia assume lo stato di blazar.

Prima di queste nuove scoperte, il blazar più lontano era stato osservato a 2,1 miliardi di anni di età. I cinque nuovi blazar si trovano tra 3,3 e 3,41 unità di distanza, in termini di spostamento verso il rosso. La loro scoperta è stata resa possibile dallo sviluppo di un nuovo metodo di analisi dei dati del LAT, che ha permesso agli scienziati di accedere a energie più basse di quelle solitamente studiate da Fermi.

Gli scienziati hanno identificato i cinque blazar a partire da un catalogo iniziale che includeva oltre 1,4 milioni di quasar. Concentrandosi solo sugli oggetti più luminosi nella regione delle onde radio, gli scienziati hanno ridotto il catalogo a circa 1100 sorgenti.

"Una volta trovate queste sorgenti, abbiamo raccolto tutte le informazioni disponibili a varie lunghezze d'onda e derivato proprietà fondamentali come la massa del buco nero, la potenza del getto e la luminosità del disco di accrescimento," spiega Vaidehi Paliya.

Due dei nuovi blazar, in particolare, vantano buchi neri con oltre un miliardo di masse solari. I getti emessi dai loro dischi di accrescimento sono caratterizzati da una potenza pari ad oltre due trilioni di volte quella del Sole.

"La grande domanda, ora, è come siano riusciti questi giganteschi buchi neri a formarsi quando l'Universo era ancora così giovane," spiega Dario Gasparrini dell'Agenzia Spaziale Italiana. "Non sappiamo ancora quali meccanismi abbiano alimentato una crescita così rapida."