Queste immagini, ottenute da due gruppi di ricercatori europei, rappresentano una serie di galassie che ospitano quasar. E’ notevole la varietà di queste galassie, alcune delle quali sono in fase di violenta collisione. Questo fatto suggerisce che esiste una notevole varietà di possibili meccanismi di “accensione” dei quasar (che rapresentano uno dei processi più energetici dell’universo) da parte delle galassie ospiti.
I ricercatori sono anche affascinati dal fatto che i quasar studiati non sembrano aver danneggiato le galassie nelle quali si trovano. Questo può significare che il quasar sia un fenomeno di relativamente breve durata e che molte galassie, compresa la Via Lattea, lo hanno prodotto molto tempo fa.
John Bahcall (Institute for Advanced Study, Princeton) sottolinea che la nitidezza delle immagini Hubble ci apre ad un quadro piuttosto complicato. “Se abbiamo pensato di possedere una completa teoria dei quasar, ora sappiamo che non è così” egli afferma. “Non emerge nessun paradigma singolo e coerente di quasar. L’assunzione di base era che esistesse soltanto un tipo di galassia ospite, o un solo tipo di evento catastrofico in grado di originare un quasar. In realtà ora non possediamo un quadro semplice del fenomeno, bensì un ‘pasticcio’”.
Mike Disney (University of Wales College, Cardiff, Inghilterra) che è leader del gruppo europeo che si occupa della ricerca afferma: “Qualcuno aveva già il sospetto che le collisioni potessero essere un importante meccanismo di alimentazione di buchi neri e di produzione delle grandi quantità di energie emesse dai quasar. L’Hubble ci ha fornito le prove di questo fatto: si tratta di una conquista davvero eccitante”.
Sebbene un certo numero di immagini mostrino che le collisioni di due galassie possano innescare la nascita di un quasar, altre foto indicano che anche delle galassie apparentemente normali e indisturbate possiedono un quasar. “Siamo affascinati dalla bellezza e dalla limpidezza delle immagini Hubble – afferma Donald Schneider (Pennsylvania State University) – come anche dalla diversità degli ambienti che ospitano quasar.
Scoperti soltanto 33 anni fa i quasar sono tra gli oggetti più sconcertanti dell’universo perché, nonostante le loro piccole dimensioni, emettono una prodigiosa quantità di energia.
I quasar non sono molto più grandi della nostro Sistema Solare ma producono da 100 a 1.000 volte più luce di un’intera galassia di centinaia di miliardi di stelle.
Si teorizza che soltanto un buco nero supermassiccio che divora stelle, gas e polveri, potrebbe essere il motore energetico che alimenta un quasar. Molti astronomi credono che questa sia l’unica credibile possibilità per spiegare come i quasar possano essere così compatti, variabili e potenti.
Tuttavia le prove di questo fatto sono sempre elusive perché i quasar sono così luminosi da mascherare qualsiasi altro dettaglio dell’ambiente circostante nel quale risiedono.
“Questi problemi non si possono risolvere senza il telescopio Hubble” ha detto Disney. “Avevo rinunciato ancora vent’anni fa allo studio dei quasar perché mi sono reso conto che era necessario attendere un telescopio spaziale per ottenere immagini abbastanza nitide da poter risolvere il mistero”.
Le osservazioni sono state condotte da un team europeo utilizzando la camera WFPC2 (Wide Field Planetary Camera 2) nella modalità ad alta risoluzione e hanno rivelato che i quasar sembrano essere nati in ambienti di violenta interazione e forse di collisione tra due galassie. Peter Boyce afferma che “Questo fatto era già stato sospettato come un meccanismo di accensione di un quasar ma, prima dell’Hubble, nessuno sapeva se l’idea fosse realistica”
“In quasi tutti i quasar possiamo osservare con chiarezza una galassia che sembra inghiottirne un’altra” afferma Disney. Egli ha selezionato tre quasar, conosciuti per la loro forte emissione all’infrarosso, suggerendo che potevano trovarsi in galassie a spirale le quali, tipicamente, contengono enormi quantità di gas e polveri. “Una volta ottenute le immagini dal telescopio spaziale, abbiamo potuto osservare dei colossali ‘scontri frontali’ tra coppie di galassie a spirale che lanciano violentemente dei frammenti in tutte le direzioni. Alcuni di questi frammenti sembrano finiti nel nucleo di una delle due spirali dove probabilmente si trova un buco nero massiccio che si alimenta di materia”.
Anche Bahcall, Schneider e Sofia Kirkahos hanno utilizzato la camera WFPC2 ma in modalità a campo ampio, per analizzare 20 quasar. Bahcall ha scoperto che circa la metà dei quasar studiati appartiene a galassie che sembrano indisturbate. “O la galassie interagente è troppo vicina al nucleo e quindi si trova al di sotto del potere risolutivo dell’Hubble, oppure qualche altro meccanismo è responsabile dell’accensione del quasar”.
Entrambi i gruppi di ricerca sono d’accordo sui seguenti fatti:
- Gran parte dei quasar si trova nel nucleo di galassie luminose, sia spirali che ellittiche. Sebbene la presenza di galassie sottostanti fosse stato già suggerita da osservazioni con telescopi terrestri, gli astronomi dovevano attendere le capacità del telescopio spaziale per ottenere delle immagini sufficientemente chiare di queste per poter cominciare a classificarne le forme.
- L’interazione tra le galassie, sia come collisione diretta sia come passaggio ravvicinato, può essere un importante fattore di accensione di un quasar, attraverso l’alimentazione di un buco nero. Comunque alcuni quasar appaiono imperturbati e perciò ci devono essere altri meccanismi più sottili di alimentazione di un buco nero. “Alcune delle galassie che abbiamo osservato non sembrano ‘sapere’ di avere un quasar nei loro nuclei” ha detto Bahcall. “Si tratta di un risultato inaspettato che potrebbe avere una grande importanza”.
- I quasar “radio quieti” si trovano spesso in galassie ellittiche, non soltanto in galassie a spirale come si credeva prima.
Ulteriori ricerche sui quasar rappresentano una sfida, proprio per le grandi scale spaziali e temporali coinvolte. “Si tratta di una vera sfida, anche molto divertente, ma il rischio è quello di commettere dei grandi errori: arriveremo alla fine, ma avremo bisogno per questo di una grande quantità di immagini Hubble per essere certi di continuare” ha detto Disney.
Ora che si conosce qualcosa di più sugli ambienti che ospitano quasar, sorgono altre e maggiori perplessità. I quasar brillano per un breve periodo rispetto alla vita della galassia (100 milioni di anni o meno)? Se è così, gran parte delle galassie, compresa la nostra Via Lattea, potrebbero essere dei quasar “bruciati”. Se invece i quasar hanno una vita lunga, ciò implica che essi sono oggetti molto rari. “Ciò significa – afferma Disney – che, nell’universo primordiale, si sono formati pochi buchi neri estremamente massicci”.
Gli astronomi sentono anche l’esigenza di concentrarsi sul problema “dell’uovo e della gallina” riguardante la nascita dei quasar. Si sono formati prima i buchi neri massicci che sono stati poi circondati dalle galassie oppure le galassie hanno preceduto la formazione dei buchi neri che sono poi cresciuti rapidamente in seguito a fusioni e collisioni stellari?
Gli strumenti più avanzati che faranno parte del corredo dell’Hubble riusciranno a scendere in maggiori dettagli. Lo spettrometro NICMOS che verrà installato nel 1997 e l’Advanced Camera (nel 1999) avranno degli strumenti coronografici in grado di oscurare la forte emissione di un quasar per consentire l’osservazione dei nuclei galattici. Osservando le strutture galattiche in luce infrarossa il NICMOS dovrebbe essere in grado di fornirci nuovi importanti dettagli sulle galassie ospiti dei quasar.
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