Introduzione:
I quasar, nati nella prima infanzia dell’universo cioè nel primo miliardo e mezzo di vita, sono una sfida per i modelli di formazione ed evoluzione dei primi buchi neri supermassicci.
La loro massa è estrema (più di un miliardo di masse solari, > 109Msun) e non sembra esserci abbastanza tempo per formarli a partire da buchi neri seme di masse "ragionevoli", ovvero qualche centinaio di masse solari (∼ 100Msun).
Alcuni lavori recenti indicano inoltre che la maggior parte di queste sorgenti ospiti anche un getto relativistico, e questo complica ulteriormente la situazione.
Questi studi si basano sulla ricerca e caratterizzazione di blazar (quasar con un getto relativistico allineato alla nostra linea di vista), usati come traccianti dell’intera popolazione di nuclei galattici attivi con getto ad alto redshift.
I getti relativistici infatti sono generalmente associati a buchi neri a spin elevato, che a loro volta si pensa accrescano più lentamente in massa, per via del maggiore dispendio di energia in radiazione proveniente direttamente dal disco rispetto a un buco nero non rotante. Queste questioni aperte nell’Universo giovane possono essere affrontate con due approcci differenti e paralleli, a cui si possono associare due tipi di progetti di tesi.
Modelli di Spectral Energy Distribution di blazar di alta potenza a redshift 5. I modelli includono l’emissione del getto relativistico con diversi parametri (intervallo di curve viola) e due modelli per la componente dovuta all’emissione del disco di accrescimento (standard o super critica, curve verdi). Questi esempi sono tra quelli che andrebbero applicati ai dati per verificare la relazione tra getto e accrescimento nell’Universo giovane. Crediti: Tullia Sbarrato.
Tesi Triennale - Magistrale
Una soluzione a questo puzzle può essere legata a un processo di accrescimento non standard, che riesca a superare il limite teorico di Eddington (che limita la velocità di accrescimento effettivo sul buco nero), che sia associato (o addirittura facilitato) dalla presenza di un getto relativistico. Per esplorare questa opzione, è necessario testare diversi modelli di emissione da getto e da disco di accrescimento, compresi modelli numerici e analitici che tengano in considerazione la possibilità di un accrescimento supercritico. Il progetto di tesi si articola nel confronto tra dati fotometrici e spettroscopici multibanda di blazar noti a z > 4 (da radio a X, con focus su ottico-NIR per l’accrescimento) con modelli preesistenti, eventualmente da modificare seguendo diverse prescrizioni sulla modalità di accrescimento o di emissione del getto relativistico. I dati provengono sia da cataloghi che da nuove osservazioni dedicate, in particolare in banda X, per la caratterizzazione dei getti relativistici di queste sorgenti. Lo scopo primario è cercare nella popolazione di blazar noti dei comportamenti di accrescimento caratteristici o anomali, in corrispondenza della presenza di getti relativistici. Il progetto può essere ampliato anche con un’analoga caratterizzazione delle sorgenti senza getto coetanee al campione di blazar, per cercare altre differenze intrinseche, o con il coinvolgimento nella pianificazione osservativa e di ricerca di nuovi candidati per estendere il campione di sorgenti.
Questo progetto può essere adattato a una tesi triennale concentrandosi soltanto sull’emissione da disco di accrescimento o soltanto sulla caratterizzazione dei getti relativistici di un solo candidato o un piccolo campione.
Tesi Magistrale
La conclusione relativa all’occorrenza dei getti relativistici nell’Universo giovane à legata al calcolo della densità di quasar con massa > 109 Msun in funzione del redshift, che è basata su cataloghi di blazar che non sono ormai tra i più aggiornati. Una questione da esplorare a fondo, su cui si basa questo ambito di ricerca, è quanto effettivamente i quasar con getto siano in sovrannumero. È importante verificarela loro dominanza sulla popolazione di nuclei galattici attivi nell’Universo giovane. Questo progetto di tesi si concentra sull’aggiornamento delle distribuzioni di densità di quasar con e senza getto grazie a nuovi campioni di sorgenti in banda ottica e alle alte energie (raggi X o gamma) per quantificare l’effettiva entità dello squilibrio tra quasar con e senza getto a z " 4.
Per gli studenti e ospiti
