Nella fine degli anni 50, quando la radio astronomia era ancora agli albori, i primi radio Astronomi rilevarono la presenza di forte emissioni radio in diverse regioni del cielo

Ma i primi radio telescopi non erano molto precisi e quindi, non era possibile stabilire con sufficiente precisione la regione del cielo da dove provenivano queste emissione radio per poterci puntare un telescopio ottico.

E COSA HANNO VISTO?

Nei primi anni 60 con l’avvento di radio telescopi evoluti e molto più precisi, si riuscì a stabile con precisione le coordinate astronomiche di questi oggetti radio sorgenti, e gli astronomi vi puntarono immediatamente un telescopio ottico.

Ecco cosa hanno vistouna stella?

Stella

Galassia

Galassia

?

Gli astronomi osservarono una sorgente radio assimilabile ad un oggetto di tipo stellare, in seguito nota come 3C 273 nella costellazione della Vergine. Sebbene sembrasse una stella ordinaria, a parte un curioso piccolo ciuffo visibile a quel momento solo nell'ottico, possedeva una caratteristica particolare: emetteva una quantità tremenda di segnali radio. L'analisi dello spettro rivelava qualcosa di estremamente differente da quanto osservato fino ad allora.

3C 273

1 immagine radio,

2 immagine ottica

Ma se non era una stella, che cos'era questo oggetto ?

Nel 1963 Maarten Schmidt del Mount PalomarObservatory decifrò il mistero.

Maarten Schmidt si accorse che le righe spettrali emesse dalla radiosorgente 3C 273 avevano lunghezze d'onda distanziate nello stesso modo delle righe dell'idrogeno; tuttavia, anziche' nella banda ottica, esse si trovavano molto piu' spostate verso il rosso. Supponendo che questo redshift fosse dovuto all'effetto Doppler, questo significava che il 3C 273 si stava allontanando da noi a 48.000 Km/s, velocita' troppo alta per una stella: doveva trattarsi di una sorgente al di fuori della nostra galasia, e anche molto lontana.

Facciamo 2 piccole precisazioni

Cosa è Il redshift?Concordemente con la Teoria Generale della Relatività , attraversando un campo gravitazionale la lunghezza d'onda della luce, o di qualsiasi altra forma di radiazione elettromagnetica , subisce uno spostamento verso le regioni rosse dello spettro. Per comprendere questo redshift gravitazionale , possiamo pensare ad una palla che, lanciata in aria, rallenta durante la corsa verso l'alto. La teoria einsteiniana, ci dice che, quando un fotone si allontana da un campo gravitazionale, perde energia ed il suo colo re si arrossa .

Doppler (effetto)Un esempio familiareAvete sentito il suono della sirena di un treno recentemente? Ricordate come il tono della sirena stessa cambia mentre si avvicina ed in seguito si allontana da voi?Prima diviene acuto, poi grave. Scoperto dal matematico e fisico austriaco Christian Doppler (1803-1853), questo cambiamento di tonalità è il risultato di uno spostamento nella frequenza delle onde sonore, come mostrato nell'immagine

durante l'avvicinamento, le onde sonore provenienti dalla sirena vengono compresse nella direzione dell'osservatore (sarebbe più corretto in questo caso parlare di "ascoltatore"!). Gli intervalli tra le onde diminuiscono, il che si traduce in un aumento della frequenza (maggiore la frequenza più acuto il tono). Quando il treno si allontana, rispetto all'osservatore le onde vengono "stirate", causando l'abbassamento di tonalità. Dalle variazioni del tono della sirena, è possibile determinare se il treno si sta avvicinando o se si sta allontanando. Potendo misurare il cambiamento di tonalità in un determinato tempo, è anche possibile stimare la velocità del treno.

qualsiasi radiazione elettromagnetica emessa da un oggetto in movimento, è soggetta all'effetto Doppler. La radiazione elettromagnetica emessa da un oggetto in avvicinamento è compressa, la frequenza quindi aumenta: subisce quello che viene denominato "uno spostamento verso il blu " (blueshifted). All'opposto, la radiazione emessa da un oggetto in allontanamento viene "stirata" o "spostata verso il rosso " (redshifted).

L’astronomo Maarten Schmidt calcolò in oltre che questo oggetto, si trovava a 3 miliardi di anni luce di distanza.

Inoltre, la luminosità di molti di questi oggetti subiva variazioni fin del 10% nell'ordine di qualche giorno (ne sono state scoperti alcuni che hanno variazioni nell'ordine dei minuti!), il che lasciava supporre che avessero dimensioni di pochi giorni luce.

3 miliardi di anni luce, una distanza enorme e dimensioni molto piccole di soli pochi giorni luce, ne consegue che questi oggetti devono emettere una energia enorme.

Solo un puntino luminoso

Nel ottico simile ad una stella

Ma estremamente piccolo ed enormemente potente

di cosa poteva trattarsi?

Gli astronomi non erano ancora in grado di dare una spiegazione, ma intanto coniarono il nome per questa nuova classe di oggetti

quasi-stellar radio sources

radiosorgenti quasi stellari

?

quasi-stellar radio sources

quasar

Ma il nome quasi-stellar radio source era troppo lungo e quindi venne adottata la contrazione

QUASAR

L'interpretazione di Maarten Schmidt aprì gli occhi a tutti gli altri astronomi e presto i tasselli dei loro puzzle iniziarono a prendere la giusta posizione.

Si apriva ora la caccia alla definizione di questi oggetti.• Come si erano formati?• Cosa li alimentava? •Si trovavano all'interno delle galassie? •Come potevano oggetti delle dimensioni di pochi mesi luce di diametro emettere tanta radiazione?

Osservazioni telescopiche effettuate da Terra non hanno permesso di rispondere a queste domande, alcune immagini sembrano confermare l’ipotesi

che i QUASAR si trovano all’interno di galassie, ma la presenza di materia intorno ai quasar non èchiaramente identificabile.

La ricerca di molte risposte ai misteri dei quasar sono state una delle molle principali che ha portato alla messa in orbita del TELSCOPIO SPAZIALE.

John Bahcall, uno dei principali sostenitori del progetto Hubble, nel 1978 di fronte al Congresso disse:

"abbiamo la necessità di osservare i quasar con il telescopio spaziale per capire se la luce debole e diffusa delle galassie circonda questi punti luminosi".

Bahcall aveva ragione, spettacolari immagini dell'Hubble Space Telescope hanno provato che i quasar sono all'interno delle galassie. Queste hanno però rivelato anche altri dati sorprendenti: i quasar si trovano in diversi tipi di galassie, alcuni in normali galassie (fig. 1), altri in galassie in collisione con altre vicine (fig.2).

BENE, FACCIAMO IL PUNTO DELLA SITUAZIONE, ORA SAPPIAMO CHE:

1. I QUASAR SONO OGGETTI CHE EMETTONO ENORMI QUANTITA’ DI ENERGINE ;

2. SONO OGGETTI MOLTO PICCOLI , POCHI GIORNI LUCE DI DIAMETRO;

3. SONO MOLTO LONTANI DA NOI, FORSE GLI OGGETTI LUMINOSI PIU’ LONTANI CHE SI POSSONO OSSERVARE;

4. SI FORMANO ALL’INTERNO DI GALASSIE

Ma qual e' il motore centrale dei quasar ?

Non certo le reazioni nucleari che avvengono all'interno delle stelle: anche sommando i contributi di tutte le stelle di una galassia, non si otterrebbe una potenza paragonabile a quella di un quasar, e soprattutto non concentrata in una regione cosi' piccola..

LA TEORIA PIU’ ACCREDITATA:

Si pensa che questo tipo di oggetti sia alimentato, da un gigantesco buco nero situato nel nucleo della galassia.

Attorno ad esso ci sarebbe un DISCO DIACCRESCIMENTO (nube circolare e appiattita di gas che orbita attorno ad una stella o ad un buco nero e che vi cade sopra lentamente) di gas e stelle in rapida rotazione attorno al suo asse; dal disco, la materia cadrebbe continuamente sul buco nero producendo radiazione con una potenza enorme. Basterebbe che il buco nero accrescesse ogni anno una massa di poco superiore a quella del Sole per spiegare la luminosita'osservata

ESEMPIO DI DISCO DIACCRESCIMENTO

Uno dei piu' importanti motivi che spingono gli astrofisici a studiare i quasar risiede nella loro enorme distanza:

i quasar piu distanti si trovano a 13 miliardi di anni luce di distanza e piu' ! Poiche' la velocita' della luce e' finita, questo significa anche che la radiazione dei quasar che oggi osserviamo e' stata emessa miliardi di anni fa: questi oggetti ci appaiono com'erano nei primi miliardi di anni di vita dell'universo ...

quindi i quasar rappresentano l'"infanzia" delle galassie. Non e' chiaro pero' se tutte le galassie hanno attraversato, nel corso della loro vita, una fase di questo tipo o se si tratta comunque di oggetti peculiari.

Big Bang: circa 14 miliardi di anni fa

“Eta' d'oro´´ dei QuasarUniverso piu' piccolo = Galassie piu' vicine

Universo Locale

Perché i QUASAR si trovano solo a di stanze enormi e nessuna galassia a noi vicina ne ospita uno?

La teoria del disco di accrescimento, presuppone che i QUASAR si formano nelle giovani galassie, cioè in galassie dove nelle vicinanze del buco nero in essa contenuto, vi è ancora una grande quantità di gas e di polveri, che cadendo nel buco nero in un vortice, generano l’energia per accendere il QUASAR.

Quando questo carburante si esaurisce, cioè quando tutto il gas e le polveri sono state assorbite dal buco nero, per mancanza di carburante il QUASAR si spegne e la galassia diventa radio quiete

IN UNA GALASSIA RADIO-QUIETE, SI PUO’RIACCENDERE IL QUASAR?

Si pensa che ciò sia possibile, nel caso di scontri o di fusioni tra galassie.

Si è osservato che in alcune galassie che interagiscono tra di loro, in quella maggiore vi è un QUASAR attivo, questo perché la compressione dovuto all’azione gravitazionale delle due galassie che si scontrano fa sì che i gas e le polveri aumentino in concentrazione e vengono spinte dalle regioni periferiche verso il centro, questo fenomeno, può portare nuovo carburante al buco nero e ricreandosi il vortice di accrescimento, si riaccende il QUASAR

F I N E

Presentazione realizzata per uso didattico da Montebello Giovanni per esclusivo uso dell’A.D.R.A.M.