Un'atmosfera da 20 milioni di kelvin
La scoperta si deve all'analisi di circa 180 ore (634 mila secondi) di dati raccolti dal telescopio spaziale a raggi X Chandra della NASA. La ricerca, condotta da Andrea Travascio (ricercatore INAF) e Sebastiano Cantalupo (professore all'Università di Milano-Bicocca e guida del gruppo Cosmic Web), ha rivelato una struttura di gas ad altissima densità e temperatura estesa per circa 100 mila anni luce.

Il fenomeno si sviluppa attorno a un quasar — il nucleo brillantissimo e attivo di una galassia remota — situato al centro di MQN01, un protoammasso di galassie in fase di formazione risalente a quando l'Universo aveva solo 2 miliardi di anni.

La vera peculiarità risiede nella natura del quasar: a differenza delle rare emissioni X estese trovate in passato, quasi sempre legate ad "AGN radio-forti" le cui emissioni dipendono da getti di particelle relativistiche, il quasar di MQN01 è radio-quiet (silenzioso nelle frequenze radio). Ciò permette di escludere qualsiasi interferenza dovuta a getti galleggianti.

Il meccanismo di riscaldamento
Come spiegato dai ricercatori, la scoperta offre uno sguardo inedito sulle origini di queste atmosfere cosmiche:

«La domanda scientifica centrale è capire come si formi questa fase calda e quali siano le condizioni fisiche e i processi che la riscaldano» evidenzia Andrea Travascio. «I dati mostrano proprietà del gas straordinarie che ci danno le prime informazioni su come si sia formata questa fase calda del mezzo circumgalattico».

Secondo la ricostruzione del team, il gas freddo sta precipitando nel profondo potenziale gravitazionale di questo enorme alone, scaldandosi per effetto di shock gravitazionali fino a raggiungere temperature di circa 20 milioni di kelvin. Le pressioni e le densità misurate risultano straordinariamente elevate, fino a uno o due ordini di grandezza superiori a quelle osservate negli ammassi dell'Universo locale.

L'intuizione e la verifica dei dati
A rendere possibile il risultato è stato un cambio di prospettiva metodologico promosso da Travascio, che ha applicato a questi iperluminosi quasar dell'Universo primordiale una tecnica d'analisi solitamente usata per le galassie di Seyfert dell'Universo locale. La difficoltà principale è stata separare la debole luce diffusa del gas dal bagliore accecante generato dal buco nero centrale.

Prima di confermare la scoperta, il team ha vagliato e scartato qualsiasi ipotesi alternativa (come artefatti degli strumenti o deflussi artificiali). L'origine termica si è rivelata l'unica spiegazione coerente con i dati fisici, dimostrando la straordinaria efficienza di Chandra anche dopo decenni di operatività.

Prospettive per la ricerca
I ricercatori stanno attualmente setacciando gli archivi astronomici per analizzare centinaia di altri quasar e capire se questo fenomeno sia una regola nei protoammassi o un caso eccezionale.

Per ottenere conferme indipendenti, il gruppo si è già aggiudicato tempo di osservazione con il radiotelescopio ALMA dell'ESO in Cile. Mappe e analisi ancora più dettagliate della distribuzione di questo gas caldo saranno infine possibili grazie ai cacciatori di raggi X di nuova generazione, come le future missioni spaziali AXIS e NewAthena.