Quasar
Un quasar (contrazione di QUASi-stellAR radio source, radiosorgente quasi stellare) è un oggetto astronomico che somiglia ad una stella in un telescopio ottico (cioè è una sorgente puntiforme), e che mostra un grande spostamento verso il rosso di probabile origine cosmologica, secondo la legge di Hubble. Questo implica che i quasar siano oggetti molto distanti e che debbano emettere più energia di dozzine di normali galassie. Infatti, i quasar sono considerati tra gli oggetti più luminosi dell'Universo osservabile e una loro caratteristica è di emettere la stessa quantità di radiazione in quasi tutto lo spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi X e gamma.
Alcuni quasar mostrano rapidi cambiamenti della loro luminosità, il che implica che siano molto piccoli (un oggetto non può cambiare luminosità più velocemente del tempo che la luce impiega ad attraversarlo). Se l'interpretazione cosmologica è giusta, l'enorme luminosità e le brusche fiammate di un quasar sono totalmente inimmaginabili per la mente umana: un quasar medio può incenerire l'intero pianeta Terra da numerosi anni luce di distanza ed emettere tanta energia in un secondo quanta il Sole ne emette in centomila anni.
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Storia delle osservazioni dei quasar[modifica]
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 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. Più tardi si scoprì che solo pochi (circa il 10%) dei quasar emettono forti onde radio. Il nome 'QSO' (quasi-stellar object) è a volte dato alla classe di quasar radio-quieti.
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.
Modello attuale dei quasar[modifica]
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 i blazar e le radiogalassie (Barthel, 1989).[1] L'enorme luminosità dei quasar è spiegata come il risultato della frizione causata 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.
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 quasar 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.
Modelli alternativi[modifica]
Tutte le caratteristiche dei quasar vengono usualmente interpretate usando il modello standard del Big Bang e la supposizione che i loro redshift sono dovuti principalmente all'espansione dell'universo. Le stesse caratteristiche possono anche essere interpretate usando modelli alternativi nei quali i redshift dei quasar non sono di origine cosmologica.[2]
Halton Arp è un astronomo famoso per le sue osservazioni sui quasar, che sembrano implicare che i quasar interagiscano fisicamente con galassie vicine, e che siano stati espulsi dalle galassie stesse. I casi di quasar associati con delle galassie scoperti da Arp vengono spiegati dalla maggior parte degli scienziati come allineamenti casuali.[3]
Nel 1973 il fisico Y. P. Varshni propose una teoria secondo la quale i grandi redshift attribuiti ai quasar siano la conseguenza di un laser naturale sullo spettro di emissione.[4] Varshni e altri si oppongono alla spiegazione standard dei moti superluminali spesso osservati nei quasar.
Implicazioni cosmologiche dei quasar[modifica]
Il più intenso spostamento verso il rosso conosciuto per un quasar è di 7,085±0,003, e appartiene ad una quasar scoperto nel 2011, ULAS J1120+0641[5], il che è significativo perché implica una distanza massima alla quale si trovano i quasar: altri quasar più distanti sarebbero facilmente visibili, grazie alla loro elevata luminosità. Questo comportamento è considerato come il fatto che i quasar osservabili più vecchi segnano l'inizio della formazione ed evoluzione delle galassie.
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,[6] ma manca ancora una conferma definitiva.
3C 273[modifica]
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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]
- ^ Peter J. Barthel, Is every Quasar beamed?, The Astrophysical Journal, 336:606-611, 1989
- ^ (EN) Quasars: Near Versus Far. 15 settembre 1992. URL consultato in data 7 settembre 2008.
- ^ (EN) Halton Arp's discoveries about redshift. URL consultato in data 7 settembre 2008.
- ^ (EN) The physics of quasars. URL consultato in data 7 settembre 2008.
- ^ Daniel J. Mortlock, Stephen J. Warren, Bram P. Venemans, et al. (2011). A luminous quasar at a redshift of z = 7.085. Nature 474: 616–619. DOI:10.1038/nature10159.arΧiv:1106.6088
- ^ NASA Goddard Space Flight Center: News of light that may be from population III stars
Voci correlate[modifica]
Altri progetti[modifica]
Collegamenti esterni[modifica]
- Scheda sui Quasar sul sito del INAF - Astronomical Observatory of Padova
- Pagina su 3C 273 su Seds.org
- D.L. Mamas, (2011) An explanation for quasars and gamma ray bursts. Physics Essays: December 2011, Vol. 24, No. 4, pp. 475-476. doi: Physics Essays Publications - An explanation for quasars and gamma ray bursts
