Buchi neri voraci che fanno da lente cosmica

Una delle previsioni della teoria generale della relatività di Einstein è che la gravità di oggetti molto massicci deforma lo spazio-tempo causando la deviazione della luce, provocando la deformazione e l’ingrandimento delle immagini di oggetti distanti che in prospettiva si trovano allineati con l’oggetto che fa da lente e l’osservatore.

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In queste immagini di tre lenti gravitazionali ottenute dal telescopio spaziale Hubble sono visibili degli archi luminosi (indicati dalle frecce) prodotti quando una galassia agisce come una lente che deforma e intensifica la luce di un’altra galassia distante situata prospetticamente dietro. In questo caso le galassie in primo piano che agiscono da lente gravitazionale contengono un buco nero supermassiccio attivo, denominato quasar. (NASA/ESA/EPFL)

Questo fenomeno si traduce in un effetto che viene chiamato “lente gravitazionale”, che è ben conosciuto e sfruttato nello studio delle galassie, in quanto queste lenti permettono di vedere la luce ingrandita di oggetti estremamente lontani.
Adesso, un gruppo di astronomi statunitensi, grazie alle eccezionali capacità del telescopio spaziale Hubble, ha scoperto molti esempi di lenti gravitazionali in cui la galassia che agisce da lente contiene un quasar che amplifica e distorce le immagini di galassie remote che sono allineate nel modo giusto.

quasar sono tra gli oggetti più luminosi conosciuti nell’Universo, tanto da emettere molta più luce di tutte le stelle che formano la galassia che li ospita. I primiquasar vennero scoperti alla fine degli anni ’50 grazie ad osservazioni radioastronomiche. Infatti, il nome quasar deriva da “QUASi-stellAR radio source”, in italiano “radiosorgente quasi stellare”.
Per anni si è molto discusso sulla natura dei quasar, finché si è giunti alla conclusione che si tratta di nuclei galattici contenenti buchi neri supermassicci. La loro enorme luminosità è causata dai gas e dalla materia che vengono attratti e fagocitati da questi buchi neri. La quantità di materia che cade verso questi veri e propri “mostri celesti” può essere enorme e altrettanto enorme l’energia prodotta che provoca la loro intensissima luminosità.
Per riuscire a trovare questi casi rarissimi di quasar che agiscono da lenti,  sono stati selezionati ben 23.000 quasar nelle immagini della Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un progetto di mappatura di oggetti celesti, nato alla fine degli anni ’90 grazie ad una collaborazione tra americani e giapponesi,  che ha permesso di ottenere una mappa tridimensionale di oltre un quarto di cielo contenente più di 930.000 galassie e più di 120.000 quasar
Considerando il grande numero di questi oggetti, può capitare che una galassia contenente un quasar ed una galassia distante possano trovarsi allineati lungo la linea di vista che li congiunge con la Terra, e che la galassia più vicina distorca e amplifichi quella posta dietro. Per gli astronomi, scoprire questi allineamenti è come avere a disposizione una enorme lente di ingrandimento.
In questa ricerca certosina sono stati trovati diversi esempi di questo fenomeno, in cui la galassia in primo piano contiene un buco nero supermassiccio in fase di accrescimento.
In particolare, nelle immagini ottenute usando la WFC3 di Hubble sono stati cercati archi e anelli gravitazionali (“anelli di Einstein”) come quelli indicati dalle frecce nell’immagine che denunciassero l’esistenza di una lente gravitazionale.
In genere, è difficile o perfino impossibile vedere le galassie in cui c’è un quasar perché la luce emessa da questi oggetti è troppo debole rispetto a quella molto più intensa delquasar. La conseguenza è che è difficile valutare la massa della galassia basandosi, come si fa di solito, sulla luminosità complessiva delle sue stelle. Usando le lenti gravitazionali, è invece possibile stimare la massa di una galassia che ospita un quasarsulla base dei suoi effetti gravitazionali sulla luce di una galassia lontana.
Ora gli astronomi che hanno effettuato questo studio intendono realizzare un catalogo di lenti gravitazionali create da quasar. Questi dati verranno utilizzati per migliorare la nostra comprensione delle relazioni esistenti tra il modo in cui i buchi neri supermassicci accrescono materia e la formazione di nuove stelle in contesti così estremi, e per cercare di comprendere al meglio le relazioni esistenti tra il buco nero supermassiccio centrale e la formazione stellare nel corso dell’evoluzione galattica.

di Mario Di Martino

fonte: http://blog.focus.it/una-finestra-sull-universo/2012/03/17/buchi-neri-voraci-che-fanno-da-lente-cosmica/

 

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