Nei primi 18 mesi di attività scientifica il telescopio spaziale Euclid dell'Agenzia spaziale europea ha aggiunto 31 nuovi quasar al catalogo dell'universo primordiale. I due più remoti brillavano quando il cosmo aveva 670 e 680 milioni di anni, meno del 5% dell'età attuale di 13,8 miliardi di anni.
Cosa ha visto Euclid nel primo anno e mezzo di dati
Questi nuclei galattici sono alimentati da buchi neri supermassicci che divorano gas e polvere a ritmi frenetici, emettendo luce paragonabile a quella di mille miliardi di soli. Trovare le sorgenti più remote è complicato: la loro luce, stirata dall'espansione cosmica, si sposta nell'infrarosso e si confonde con oggetti molto più vicini.
Lo studio guidato da Daming Yang dell'Università di Leiden e pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics ha selezionato i candidati a partire dalle immagini a grande campo di Euclid, per poi ottenere lo spettro definitivo con i grandi telescopi terrestri. Il campione copre redshift compresi tra 6,6 e 7,8: due dei 31 oggetti battono il record della sorgente più distante scoperta nel 2021, spingendolo indietro di circa 15 milioni di anni.
Da 10 a 41 in 18 mesi: il salto che il record dei 15 milioni di anni nasconde
Prima di questa scoperta gli astronomi conoscevano una decina di sorgenti simili risalenti ai primi 800 milioni di anni dopo il Big Bang. Con l'aggiunta dei 31 nuovi oggetti il catalogo passa a 41 sorgenti, più del quadruplo, e il conto è destinato a crescere: Euclid è in grado di rilevare candidati da 10 a 100 volte più deboli di quelli visti dalle survey precedenti.
«Fino a oggi avevamo visto solo la punta dell'iceberg, ovvero i quasar più luminosi», ha spiegato la co-autrice Silvia Belladitta, ricercatrice al Max Planck Institute for Astronomy di Heidelberg e associata all'INAF. Belladitta ha guidato la maggior parte delle campagne di follow-up al Large Binocular Telescope in Arizona, la struttura gestita in partenariato da Italia, Germania e Stati Uniti, e ha ottenuto personalmente lo spettro dell'oggetto da record. Altre conferme spettroscopiche sono arrivate dai telescopi Keck alle Hawaii e Magellan in Cile.
L'attenzione al numero e non solo al record isolato cambia il senso della scoperta. Il salto di 15 milioni di anni corrisponde a poco più dell'1% dell'età dell'universo in quella fase, ma il fatto che in 18 mesi il campione totale sia più che quadruplicato dice che i buchi neri supermassicci esistevano già nell'alba cosmica in numero molto maggiore di quanto si stimasse.
Cinque anni per mappare i buchi neri dell'alba cosmica
Euclid è stato lanciato nel 2023 con un piano di missione di sei anni e sta scansionando un terzo del cielo per misurare l'espansione dell'universo, la materia oscura e l'energia oscura. Il censimento dei buchi neri primordiali è un sottoprodotto ad alto valore scientifico: nei prossimi cinque anni la missione dovrebbe trovare centinaia di sorgenti simili, compresi oggetti oltre i 650 milioni di anni dopo il Big Bang.
Il secondo oggetto più antico del campione è già al centro di uno studio separato guidato da Roberto Decarli dell'INAF di Bologna e dalla stessa Belladitta, in via di pubblicazione. Le osservazioni con il radiotelescopio Noema sulle Alpi francesi hanno rivelato una galassia ospite ricca di gas e polvere, con un'intensa formazione stellare in atto: il tipo di ambiente che dovrebbe alimentare i buchi neri più massicci dell'epoca della reionizzazione.
Il prossimo obiettivo dichiarato dal team è spingere Euclid oltre i 650 milioni di anni dopo il Big Bang. Se il ritmo del primo anno di dati si mantiene, entro il 2028 il catalogo dei quasar dell'alba cosmica potrebbe superare i cento oggetti.
Approfondimenti
Domande frequenti
Cosa ha scoperto il telescopio Euclid nei primi 18 mesi di attività?
Euclid ha identificato 31 nuovi quasar nell'universo primordiale, portando il catalogo totale a 41 sorgenti, oltre quattro volte rispetto a prima.
Perché è importante il numero di quasar scoperti rispetto al record di distanza?
L'aumento del numero totale di quasar suggerisce che i buchi neri supermassicci erano molto più comuni nell'alba cosmica di quanto si pensasse, fornendo nuove informazioni sulla formazione delle prime galassie.
Come vengono identificati e confermati i quasar più remoti?
I candidati vengono selezionati dalle immagini di Euclid e successivamente confermati tramite spettroscopia con grandi telescopi terrestri come il Large Binocular Telescope, Keck e Magellan.
Qual è l'obiettivo della missione Euclid nei prossimi anni?
Nei prossimi cinque anni, Euclid mira a scansionare un terzo del cielo e potrebbe identificare centinaia di nuovi quasar, spingendo le osservazioni oltre i 650 milioni di anni dopo il Big Bang.
Quali informazioni forniscono i quasar sull'universo primordiale?
Lo studio dei quasar rivela la presenza di buchi neri supermassicci e ambienti galattici ricchi di gas e polvere, fondamentali per comprendere la formazione delle prime strutture cosmiche ed il processo di reionizzazione.
Quali strumenti sono stati usati per le conferme spettroscopiche dei nuovi quasar?
Oltre alle immagini di Euclid, sono stati utilizzati i telescopi Large Binocular Telescope in Arizona, Keck alle Hawaii e Magellan in Cile per ottenere le conferme spettroscopiche.
