Più luminosi delle stelle: i Quasar

Le regioni interne delle stelle più massicce forniscono le condizioni ideali di pressione e densità necessarie alla formazione dei buchi neri, in particolare durante le ultime convulse fasi della loro vita; tuttavia oggi gli scienziati ipotizzano altri meccanismi per la formazione dei buchi neri, cosicché ci aspettiamo che questi oggetti possano avere un’ampia varietà di possibili masse, da oggetti relativamente piccoli ad altri (detti super-massicci) di massa enorme.

Sono proprio questi ultimi ad essere responsabili di uno dei fenomeni astronomici più interessanti, i "quasar". Questi oggetti prendono il loro nome dal loro aspetto puntiforme, simile ad una stella (QUASi-stAR), tuttavia ad una analisi più approfondita, mostrano caratteristiche molto diverse. Per molto tempo il dibattito si e' acceso sulla loro natura e sul fatto che potessero essere situati nella nostra galassia oppure in galassie esterne. Con il passare del tempo, sempre più dati si sono accumulati in favore della loro natura extra-galattica. Questo tuttavia veniva ad aprire un problema del tutto nuovo: se la luce dei quasar proviene da distanze cosmologiche, allora la loro luminosità intrinseca deve essere enorme, al punto da sovrastare (o quantomeno competere con) la luce di tutte le stelle delle galassie che li ospitano. Ci si può chiedere dunque quale sia la natura del meccanismo che genera tale enorme emissione di energia.

La teoria della relatività sviluppata da A. Einstein ci fornisce la chiave per interpretare questo fenomeno: la famosa equazione E=mc^2 ci dice infatti che a partire da una piccola (in termini astronomici) quantità di massa possiamo generare una significativa quantità di energia. Tuttavia per poter convertire abbastanza massa in energia da rendere conto della luminosità dei quasar abbiamo bisogno di adeguate condizioni fisiche che l'ambiente circostante un buco nero super-massiccio, con la sua forza di gravità estrema, ci può fornire. I quasar sono quindi dovuti ad un buco nero che accresce gas: la diversa luminosità dei quasar è legata al loro diverso tasso di accrescimento. Ci aspettiamo che il gas accresciuto si trovi in una riserva la cui forma dovrebbe essere toroidale (cioè una ciambella) per spiegare le proprietà delle diverse classi osservative in cui sono classificati i quasar.

Una importante conferma a questo quadro teorico è venuta dalla dimostrazione della presenza di un buco nero di queste caratteristiche prima al centro della nostra galassia e poi, via via, al centro di altre galassie, abbastanza vicine alla nostra. E' interessante notare che uno scenario alternativo, basato sulla presenza al centro di queste galassie di un ammasso di stelle molto luminose, porta comunque ad una simile conclusione. La massa in stelle necessaria a spiegare le caratteristiche della radiazione osservata dovrebbe essere confinata in una regione così piccola, da dover necessariamente portare velocemente alla generazione di un buco nero super-massiccio.

FABIO FONTANOT

Immagine: Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio, con il toro di polvere che oscura (in parte) il disco di accrescimento, e due getti simmetrici di materia espulsa dal disco. (ESA/NASA, AVO e Paolo Padovani)