Le probabilità di successo farebbero sedere un allibratore di Las Vegas e lo noterebbero. Ma in una probabilità su un milione su 10, gli astronomi che sorvegliano il cielo hanno trovato un gruppo di quattro quasar ben confezionati in una delle parti più distanti dell'universo. Il raro raggruppamento potrebbe essere un nascente ammasso di galassie e la sua culla di gas insolitamente fredda potrebbe indurre a ripensare il modo in cui modelliamo l'universo primordiale.
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I quasar sono tra gli oggetti più luminosi conosciuti - secondo la NASA, ognuno emette più energia di 100 galassie mature messe insieme. Ma i quasar si trovano solo nelle parti più lontane dell'universo e non possono essere visti ad occhio nudo. A causa del tempo impiegato dalla luce per viaggiare così lontano, rilevare oggetti così distanti è simile a vedere indietro nel tempo, quindi gli astronomi pensano che i quasar siano i semi di giovani galassie, alimentati da gas che cadono nei buchi neri supermassicci sui loro nuclei. Quando la materia cade verso l'interno e si avvicina alla velocità della luce, emette radiazioni che possiamo raccogliere con i telescopi.
La fase di quasar non dura a lungo, solo circa un millesimo della vita di una galassia. Successivamente, la luminosità si attenua man mano che l'afflusso di materia rallenta, afferma il leader dello studio Joseph Hennawi, un astrofisico del Max Planck Institute in Germania. Vedere due quasar vicini mentre sono ancora brillanti è un affare rischioso, quindi il suo team non era sicuro di cosa avrebbero trovato quando hanno iniziato a sorvegliare i quasar usando il WM Keck Observatory alle Hawaii. Con loro sorpresa, ne individuarono rapidamente quattro in stretta vicinanza, parlando cosmicamente. Il quartetto è rannicchiato in una zona di cielo di meno di 600.000 anni luce attraverso che si trova a circa 10 miliardi di anni luce dalla Terra.
"Gli autori l'hanno trovato indagando sull'ambiente di soli 29 quasar luminosi", afferma Michele Trenti, professore senior presso la School of Physics dell'Università di Melbourne. "Quindi a prima vista sembra vincere la lotteria con una manciata di biglietti."
Non è tutto ciò che era strano in questo quartetto di quasar. Il quartetto è stato trovato all'interno di una nuvola di freddo, gas scuro, e le osservazioni del team suggeriscono che nuvole simili circondano circa il 10 percento delle decine di migliaia di quasar noti. È strano, perché secondo le attuali teorie, i quasar in gruppi come questo dovrebbero essere circondati da plasma caldo o gas ionizzato, a una temperatura di circa 10 milioni di gradi.
"Ciò significa che esiste un processo fisico che i modelli non stanno catturando", afferma Hennawi, il cui team riporta la scoperta questa settimana su Science .
Questa immagine del telescopio Keck mostra la regione dello spazio occupata dal raro quartetto quasar, con ogni quasar indicato da frecce. I quasar sono incorporati in una nebulosa gigante di gas freddo e denso visibile qui come una foschia blu. (Hennawi & Arrigoni-Battaia, MPIA) Quindi che sta succedendo? L'area che gli astronomi stavano osservando ha molte più galassie rispetto ad altre regioni, il che suggerisce che il quartetto quasar potrebbe rappresentare le prime fasi di formazione di un ammasso di galassie. I cluster di galassie sono tra i più grandi oggetti dell'universo e misurano centinaia di milioni di anni luce da un capo all'altro. La Via Lattea, per esempio, fa parte di un gruppo di 54 galassie chiamato Gruppo Locale, che ha una larghezza di circa 10 milioni di anni luce.
Capire come si sono formati questi insoliti raggruppamenti di quasar può aiutare la nostra comprensione di come l'universo è cresciuto e si è evoluto, simile a tracciare la crescita di un feto in un adulto in modo da poter capire come una popolazione prende forma. Armeggiare con le simulazioni al computer che gli scienziati usano per testare i modelli dell'universo primordiale potrebbe aiutare, dice Hennawi. Un problema, tuttavia, è che le simulazioni devono coprire una vasta gamma di scale, da centinaia di milioni di anni luce a poche migliaia. "Questo è un sacco di gamma dinamica", dice Hennawi. I quasar sono oggetti relativamente piccoli, ciascuno delle dimensioni del nostro sistema solare, quindi può essere difficile per un modello mostrare come si adattano al quadro generale.
Ad esempio, è possibile che molte proto-galassie ravvicinate si siano scontrate e abbiano emesso gas nella regione, creando la gigantesca nuvola piena di quasar. Ma ciò non spiega ancora molto bene la temperatura del gas. Fortunatamente, questo non è probabilmente l'unico quartetto del suo genere nell'universo e rintracciare gli altri aiuterà gli astronomi a capire come si formano. "Ora che questo tipo di nebulosa è stato trovato, sappiamo come vederli", afferma Hennawi.
