Quasar

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Immagine di un quasar.

Un quasar (contrazione di QUASi-stellAR radio source, radiosorgente quasi stellare) è un nucleo galattico attivo estremamente luminoso e generalmente molto distante dalla Terra. Il nome deriva dal fatto che questi oggetti furono inizialmente scoperti come potenti sorgenti radio, la cui controparte ottica risultava puntiforme come una stella. Il grande spostamento verso il rosso che caratterizza i quasar, in accordo con la legge di Hubble, implica che siano oggetti molto distanti e che debbano emettere energia equivalente a centinaia di normali galassie.

Proprietà[modifica | modifica sorgente]

Sono noti circa 200.000 quasar, con spostamento verso il rosso compreso tra z=0.056 e z=7.085, che implica distanze piuttosto elevate, tanto che il quasar più luminoso visto dalla Terra, il ben noto 3C 273 ha magnitudine apparente di appena m=12.8. La luminosità tipica di questi oggetti è dell'ordine di 10 13L, ovvero pari a quella di centinaia di galassie. Una simile luminosità è estremamente elevata, tanto che probabilmente i quasar sono gli oggetti più luminosi di tutto l'universo. Il quasar più luminoso in assoluto è APM 08279+5255, con magnitudine assoluta nel visibile -32.2, corrispondente a circa 6.5 1014 L, anche se subisce un effetto di lente gravitazionale che probabilmente ne amplifica la luminosità di un fattore 10.

Nonostante tali enormi luminosità, le dimensioni dei quasar sono confrontabili con quelle del sistema solare, e comunque non più grandi di pochi anni luce (1016 m).Tali dimensioni sono stimate grazie al fatto che la luminosità dei quasar è fortemente variabile (anche del 100%) e con un periodo piuttosto breve, da poche ore a qualche mese e considerando che, da un punto di vista relativistico, un oggetto non può cambiare luminosità più velocemente del tempo che la luce impiega ad attraversarlo.

Date queste premesse, se l'interpretazione cosmologica è giusta, l'enorme energia emessa e le violente fiammate di un quasar sono totalmente inimmaginabili per la mente umana: un quasar di dimensioni medie potrebbe incenerire l'intero sistema solare da una distanza di qualche decina di anni luce ed emettere, considerando uno stesso intervallo di tempo, mediamente un'energia mille volte superiore a quella prodotta dall'intera Via lattea.

L'altro aspetto caratteristico, evidente fin dalle prime osservazioni, è che i quasar hanno uno spettro notevolmente esteso su tutte le frequenze, dai raggi gamma, ai raggi X al lontano infrarosso e, per il 10% dei quasar noti, fino alle frequenze radio. Molti quasar mostrano inoltre anche un eccesso ultravioletto, emettendo in tale stretta banda la stessa energia che emettono in tutte le altre bande.

Le righe spettrali di emissione, inoltre, sono molto larghe, indicando che la velocità quadratica media della materia nella regione di emissione è molto elevata, 3000-10000 km/s.

Storia delle osservazioni dei quasar[modifica | modifica sorgente]

I primi quasar vennero scoperte con radiotelescopi all'inizio degli anni sessanta da Allan Sandage ed altri studiosi. Il primo spettro di un quasar, che rivelò numerose linee di emissione (come le già note galassie di Seyfert), dalle quali si misurò il caratteristico spostamento verso il rosso, fu ottenuto da Maarten Schmidt nel 1963. Una volta identificata la classe di oggetti fu possibile rintracciarli su lastre fotografiche risalenti anche al XIX secolo.

Argomento di aspri dibattiti durante gli anni sessanta fu se i quasar fossero oggetti vicini oppure lontanissimi come indicava il loro redshift. Un forte argomento contro i quasar posti a distanze cosmologiche era che la grande distanza implicava luminosità così alte per le quali nessun processo conosciuto all'epoca, compresa la fusione nucleare, avrebbe fornito l'energia necessaria. Alcuni suggerirono che i quasar fossero composti da antimateria, altri che fossero buchi bianchi. Questa obiezione fu rimossa con la proposta del meccanismo del disco di accrescimento, e oggi la distanza cosmologica dei quasar è accettata da quasi tutti i ricercatori.

Le immagini del Telescopio Spaziale Hubble di vari quasar [1], permettono, negli anni novanta, di scoprire le galassie ospiti di questi oggetti, fornendo così una prova decisiva per l'inquadramento di questi oggetti nei modelli unificati delle galassie attive.

Modello attuale dei quasar[modifica | modifica sorgente]

Negli anni ottanta, si svilupparono dei modelli unificati in cui i quasar erano visti come una classe di galassie attive, e il consenso generale è che solo l'angolo di vista li distingue dalle altre classi, come le galassie di Seyfert, le quali, come già detto, hanno uno spettro simile, o i blazar o le radiogalassie (Barthel, 1989).[2] L'enorme luminosità dei quasar è spiegata come il risultato dell'attrito causato da gas e polveri che cadono in un buco nero supermassiccio formando un disco di accrescimento, meccanismo che può convertire circa la metà della massa di un oggetto in energia, contro i pochi punti percentuali dei processi di fusione nucleare, anche se i meccanismi esatti di questa enorme produzione di energia sono ancora sconosciuti.[3]

Questo meccanismo è usato anche per spiegare come mai i quasar fossero più comuni nell'Universo primitivo, perché la produzione di energia cessa quando il buco nero supermassiccio ha consumato tutto il gas, polveri e stelle attorno ad esso. Questo significa che è possibile che la maggior parte delle galassie, compresa la nostra Via Lattea, sia passata attraverso una fase di galassia attiva e sia adesso quiescente per mancanza di rifornimento di materia del buco nero. Implica inoltre che un quasar si possa riaccendere se nuova materia viene sospinta verso il centro della galassia. Questo è quello che succede in molte galassie interagenti, e in effetti la proporzione di quasar tra queste è più alta che tra le galassie normali.

Rappresentazione della NASA di un quasar.

Implicazioni cosmologiche dei quasar[modifica | modifica sorgente]

Il più intenso spostamento verso il rosso conosciuto per un quasar è di 7,085±0,003, e appartiene al quasar scoperto nel 2011, ULAS J1120+0641. Tale notevole distanza, implica che questo quasar sia già formato a soli 770 milioni di anni dopo il big bang. I quasar osservabili più vecchi sono quindi posti all'inizio della formazione ed evoluzione delle galassie.

Il fatto che i quasar fossero più frequenti nelle fasi iniziali dell'universo è stato utilizzato da Maarten Schmidt nel 1967 come argomento a favore della teoria del Big Bang contro la teoria antagonista dello stato stazionario di Hoyle.

I quasar suggeriscono anche alcuni indizi sulla fine della reionizzazione dell'Universo. I quasar più vecchi hanno chiare regioni di assorbimento di fronte a loro, il che indica che il mezzo intergalattico del tempo era del gas neutro. I quasar più recenti non mostrano regioni di assorbimento, ma piuttosto un'area confusa conosciuta come la foresta Lyman-alfa. Questo indica che il mezzo intergalattico ha subito una reionizzazione ridiventando plasma, e che il gas neutro esiste solo in piccole nubi.

Un'altra caratteristica interessante dei quasar è che mostrano evidenze di elementi più pesanti dell'elio. Questo viene preso come indizio del fatto che le galassie, all'inizio della loro vita, hanno attraversato una fase di massiccia formazione stellare creando delle stelle di popolazione III tra il tempo del Big Bang e i primi quasar osservati. Questa teoria ha il problema che, fino al 2004, non è stata trovata alcuna evidenza a favore di queste stelle e, se esse non verranno trovate negli anni a venire e non verrà trovata una spiegazione alternativa plausibile per la presenza di elementi pesanti, è possibile che si dovrà riconsiderare l'intero modello di Universo attuale.

Il telescopio spaziale Spitzer nel 2005 ha osservato luce che potrebbe provenire da tali stelle,[4] ma manca ancora una conferma definitiva.

3C 273[modifica | modifica sorgente]

Immagine di 3C 273 ottenuta con un coronografo
Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi 3C 273.

3C 273 è uno dei quasar più vicini a noi e il più luminoso conosciuto (magnitudine 13); è anche uno dei più studiati, soprattutto per la complessa struttura del getto di gas espulso ad alta velocità, che si protende nello spazio per 150 000 anni luce, evidenziato dai satelliti Chandra e Hubble. Situato a 3 miliardi di anni luce, risulta più luminoso di 1000 galassie contenenti 100 miliardi di stelle ciascuna; se si trovasse alla distanza di 32 anni luce dalla Terra, illuminerebbe il cielo quanto il Sole. Tenendo sotto osservazione quest'oggetto in tutto lo spettro elettromagnetico, si è iniziato a comprendere la natura dei processi fisici che sono alla base di queste enormi sorgenti di energia.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Hubble Surveys the "Homes" of Quasars Hubblesite News Archive, 1996–35
  2. ^ Peter J. Barthel, Is every Quasar beamed?, The Astrophysical Journal, 336:606-611, 1989
  3. ^ Robert Antonucci, Quasars still defy explanation, Nature 495, 165–167
  4. ^ NASA Goddard Space Flight Center: News of light that may be from population III stars

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

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Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]