Un team internazionale, guidato dall'Università di Milano-Bicocca e con un contributo chiave dell'INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste (OATs), ha individuato la più chiara emissione diffusa di gas caldo attorno a un quasar "radio-quiet" nell'Universo primordiale. Lo studio, basato sull'analisi di ben 634 mila secondi (circa 180 ore) di dati del telescopio spaziale a raggi X Chandra della NASA, getta nuova luce sulle fasi iniziali di formazione del mezzo intra-ammasso (ICM - Intracluster Medium).
Nell'Universo locale, i grandi ammassi di galassie sono immersi in gigantesche e dense "atmosfere" di gas caldissimo, a temperature di decine di milioni di kelvin. Al contrario, guardando all'Universo più lontano e antico, i telescopi hanno finora rilevato quasi esclusivamente la componente di gas freddo. La nuova ricerca, pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics, svela per la prima volta e con chiarezza il momento esatto in cui questa imponente atmosfera calda comincia a formarsi, in un'epoca in cui l'Universo aveva appena due miliardi di anni (redshift z ~ 3.25).
Il lavoro di ricerca è stato guidato da Andrea Travascio, ricercatore presso l'INAF e postdoc all'Università di Milano-Bicocca, e da Sebastiano Cantalupo, professore ordinario di astrofisica all'Università di Milano-Bicocca alla guida del gruppo Cosmic Web. Le indagini hanno permesso di identificare una struttura di gas ad altissima temperatura e densità che si estende fino a circa 100.000 anni luce attorno al nucleo luminoso e attivo posizionato al centro del gigantesco protoammasso MQN01. Sia la radioquiescienza del quasar sia la forma spettrale dell’emissione hanno permesso di escludere contaminazioni nell’emissione X dovute a getti relativistici (per effetto di inverse Compton).
«La domanda scientifica centrale», spiega Andrea Travascio, «è capire come si formi questa fase calda: quali siano le condizioni fisiche del gas durante la sua formazione e quali processi contribuiscano al suo riscaldamento. I dati mostrano proprietà del gas straordinarie che potrebbero darci le prime informazioni su come si è formata questa fase calda del mezzo circumgalattico, che oggi vediamo sotto forma di mezzo intra-ammasso».
«Siamo di fronte a una delle più lontane rilevazioni di emissione X termica estesa associata alla formazione di gas caldo in regioni dense dell'universo, che probabilmente evolverà nel conosciuto ICM locale», aggiunge Sebastiano Cantalupo. «Pensiamo di aver identificato una fase di vita in cui il gas freddo precipita verso il potenziale gravitazionale di questo alone massiccio e si scalda per effetto di shock gravitazionali, raggiungendo temperature di circa 20 milioni di kelvin».
Le densità e le pressioni misurate dai ricercatori sono risultate notevoli: da uno a due ordini di grandezza superiori rispetto a quelle degli ammassi dell'Universo locale. Questo risultato eccezionale è stato il frutto di un metodo di analisi applicato a questo lontanissimo quasar super-luminoso, che ha permesso di isolare la flebile luce diffusa del gas dal bagliore abbagliante del buco nero centrale. Come sottolineato dai ricercatori, l'eccezionalità del dato ha spinto il team a vagliare rigorosamente ogni spiegazione alternativa, dai deflussi artificiali (outflow) alle contaminazioni strumentali, giungendo alla conclusione che la spiegazione termica è l'unica fisicamente coerente con i dati.
La ricerca, che testimonia l'alto impatto scientifico delle attività condotte in sinergia con l'INAF-OATs, proseguirà con l'analisi di dati d'archivio relativi a centinaia di altri quasar per comprendere se MQN01 sia un caso isolato o una fase evolutiva comune. Il team ha inoltre già ottenuto tempo di osservazione con l'interferometro ALMA dell'ESO in Cile per cercare conferme indipendenti, in attesa dei telescopi spaziali per raggi X di prossima generazione come Axis e NewAthena.
L'immagine qui sopra, ottenuta dal JWST (banda F150W2), mostra il protoammasso MQN01 a redshift 3,25, quando l’Universo aveva circa 2 miliardi di anni. Al centro, il quasar e il mezzo circumgalattico. Nello zoom: in blu il gas freddo (nebulosa Lyman-alpha, Borisova et al. 2016); in rosso l'emissione X della fase calda (~10 milioni di K) identificata in questo studio. Crediti: A. Travascio (Inaf) et al. / A&A 2026.
Per ulteriori informazioni:
Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “X-ray view of a massive node of the Cosmic Web at z ∼ 3 II. Discovery of extended X-ray emission around a hyperluminous QSO”, di A. Travascio, S. Cantalupo, G. Pezzulli, P. Tozzi, L. Di Mascolo, M. Esposito, T. Lazeyras, M. Lepore, S. Borgani, M. Elvis, G. Fabbiano, F. Fiore, M. Galbiati, N. Ledos, R. Middei, A. Pensabene, E. Piconcelli, G. Quadri, F. Vito, W. Wang e L. Zappacosta
Crediti:
Dati e osservazioni: NASA/CXC (Chandra X-ray Observatory).
Istituzioni coinvolte: INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste (OATs), Università di Milano-Bicocca.
