MILANO – Triennale/Magistrale – Buchi neri super-massicci nell’Universo primordiale – Studio dei getti estesi dei Quasar ad alto redshift

Introduzione – Uno dei misteri più interessanti nell’astrofisica moderna riguarda l’origine dei buchi neri super-massicci, con masse che possono raggiungere miliardi di volte quella del nostro sole, situati al centro di quasi ogni galassia del nostro Universo. L’ipotesi più accreditata è che questi giganti siano nati relativamente “leggeri” (100-100 000 volte il nostro sole), quando l’Universo aveva circa 1/30 dell’età attuale, e abbiano poi rapidamente accresciuto materia fino a raggiungere le enormi masse osservate oggi.

Per poter verificare questo modello è fondamentale riuscire ad osservare l’Universo primordiale, fino a dove è possibile con gli strumenti attualmente disponibili, cercando di individuare i buchi neri super-massicci in fase di rapido accrescimento (noti come “Quasar”) e studiandone poi le proprietà fisiche principali (massa, velocità di accrescimento, presenza di getti relativistici, etc). In questo modo è possibile ricostruire la storia evolutiva di questi oggetti e stabilire in che modo si siano formati e quale sia stato il loro ruolo nell’evoluzione delle galassie che li ospitano.

Il nostro gruppo di ricerca è attivo da diversi anni nella ricerca e studio di Quasar nell’Universo primordiale (ovvero a redshift ∼ 4-7) con particolare attenzione verso quelli capaci di produrre potenti getti relativistici, probabilmente lungo l’asse di rotazione del buco nero centrale, i cosiddetti Quasar “radio-forti”.

Le tesi triennali e magistrali che offriamo coprono diversi aspetti di questa tematica di punta e possono essere sia di taglio osservativo (riduzione e analisi di dati provenienti da telescopi) che di impostazione più interpretativa (confronto tra dati e modelli).

Le tesi, la cui durata varia da circa 3 mesi (tesi triennali) a circa un anno (tesi magistrali), verranno svolte presso l’Osservatorio Astronomico di Brera nella sua sede di Milano. Allo studente verranno forniti tutti gli strumenti necessari al completamento del lavoro (dati, computer, software, ..).

Tesi – Una caratteristica notevole dei getti relativistici dei quasar è la loro estensione, che, a partire dal buco nero, può arrivare fino a centinaia di Kpc, ovvero molto oltre il confine della galassia ospite.
La composizione dei getti e i meccanismi fisici responsabili della loro emissione sono tuttora materia di dibattito. In un recente lavoro, a partire dalla scoperta del getto più lontano mai osservato (a z=6.1), abbiamo proposto che l’emissione nella banda X sia causata dall’interazione degli elettroni del getto con i fotoni della radiazione di fondo (CMB), che in quell’epoca a solo un miliardo di anni dopo il Biga Bang era molto densa.
Lo scopo della tesi proposta su questo argomento è mettere alla prova questo modello confrontandolo con le osservazioni di altri quasar presenti negli archivi dei telescopi VLA e Chandra.

Legenda immagine: timeline dell’Universo, dal big-bang a oggi: la tesi proposta riguarda il periodo indicato dal box rosso [credits: NAOJ].