I quasar sono i nuclei luminosi di galassie distanti, alimentati da buchi neri supermassicci. Questi oggetti energetici influenzano profondamente la formazione e l’evoluzione delle galassie, rendendo le osservazioni di coppie di quasar nell’universo primordiale un modo unico per gli astronomi per indagare sull’evoluzione delle galassie in fusione. Le coppie di quasar forniscono anche un laboratorio naturale in cui studiare i processi che portano alla formazione di buchi neri supermassicci binari.
Gli astronomi hanno scoperto due coppie di quasar nell’universo distante. Le osservazioni con il telescopio Gemini hanno risolto una delle coppie, dopo che la loro scoperta era avvenuta tramite il telescopio spaziale Hubble e la sonda Gaia. Questi quasar sono più vicini tra loro di qualsiasi altra coppia di quasar trovata così lontano, fornendo forti prove dell’esistenza di coppie di buchi neri supermassicci, ma anche informazioni cruciali sulle fusioni di galassie nell’universo primordiale.
I quasar in ognuna delle due coppie sono separati da poco più di 10.000 anni luce, suggerendo che appartengono a due galassie che si stanno fondendo. I doppi quasar sono oggetti scientificamente interessanti ma rari e questi sono i quasar più distanti ad essere così vicini tra loro. Noi vediamo queste coppie di quasar come esistevano circa 10 miliardi di anni fa. “Stimiamo che nell’universo distante, per ogni mille quasar, ci sia un doppio quasar. Quindi trovare questi doppi quasar è come trovare un ago in un pagliaio”, ha commentato Yue Shen, astronomo dell’Università dell’Illinois e autore principale dello studio che annuncia questa scoperta. “Questo è davvero il primo campione di doppi quasar al momento di picco della formazione galattica che possiamo utilizzare per esplorare le idee su come i buchi neri supermassicci si uniscono per formare un sistema binario”, aggiunge Nadia Zakamska (Johns Hopkins University), membro del team.
Trovare le due coppie di quasar è stata una sfida ardua, che ha richiesto un nuovo metodo che combinasse dati da diversi telescopi spaziali e sulla Terra, incluso l’Osservatorio Gemini. Le coppie di quasar a tali distanze possono essere risolte solo da telescopi come Hubble o Gemini, ma il tempo di osservazione su questi telescopi è troppo prezioso per utilizzarlo per perlustrare grandi aree del cielo notturno in cerca di rari oggetti astronomici. Per focalizzare la loro ricerca, i ricercatori hanno prima identificato 15 quasar per ulteriori analisi, utilizzando lo Sloan Digital Sky Survey, una mappa tridimensionale di oggetti nel cielo notturno. Da questa lista di 15 quasar, hanno utilizzato le osservazioni della sonda Gaia per identificare 4 potenziali coppie di quasar. Infine, questi candidati sono stati ripresi dal telescopio spaziale Hubble, che ha risolto due coppie di quasar, dando a questo nuovo metodo un tasso di successo del 50%.
Il team ha poi utilizzato il Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS) per verificare la scoperta e indagare ulteriormente su una delle coppie di quasar. La combinazione della sensibilità di GMOS e delle eccellenti condizioni di osservazione ha permesso al team di risolvere i singoli spettri di entrambi i quasar nella coppia. Questi spettri hanno fornito misure indipendenti della distanza dei quasar e della loro composizione, confermando anche che i due quasar sono una coppia e non un allineamento casuale di un singolo quasar con una stella in primo piano.
Anche se i membri del team sono sicuri della loro scoperta, c’è una piccola possibilità che abbiano osservato immagini doppie di singoli quasar. Questi doppioni astronomici possono essere formati dalle lenti gravitazionali, che si verificano quando un’enorme galassia interposta distorce e divide la luce da un oggetto distante, producendo spesso molteplici immagini di quell’oggetto. I ricercatori sono convinti che questo sia molto improbabile, tuttavia, poiché non sono riusciti a rilevare nessuna galassia in primo piano nelle loro osservazioni.
Avendo dimostrato con successo il loro metodo, i ricercatori ora pianificano di cercare ulteriori coppie di quasar, creando un censimento dei doppi quasar nell’universo primordiale.
