Black hole formation mechanisms and their impact on high-redshift quasar host properties: combining theory and observations

Il progetto "Black hole formation mechanisms and their impact on high-redshift quasar host properties: combining theoretical and observational perspectives" ha affrontato alcune delle questioni più aperte dell'astrofisica moderna riguardanti i buchi neri supermassicci: come si sono formati, come sono cresciuti così rapidamente da alimentare i quasar quando l'Universo aveva meno di un miliardo di anni, e come hanno influenzato la formazione delle galassie che li ospitano.
Il progetto ha adottato un approccio duplice. Sul fronte teorico, sono stati combinati modelli semi-analitici, strumenti efficienti per esplorare ampi spazi parametrici, con simulazioni idrodinamiche tridimensionali ad alta risoluzione. I modelli sviluppati sono i primi a trattare simultaneamente la termodinamica del gas, la chimica e l'evoluzione della massa e dello spin dei buchi neri. Sul fronte osservativo, il progetto ha caratterizzato le galassie ospiti di quasar ad alto redshift mediante dati multi-banda, inclusi quelli provenienti da ALMA e dal telescopio spaziale JWST.
Il progetto ha permesso di: i) dimostrare che i buchi neri possono crescere molto rapidamente, superando il limite teorico di Eddington, nonostante il forte feedback cinetico; ii) sviluppare un modello accurato che accoppia l'evoluzione dello spin con l'accrescimento oltre il limite di Eddington; iii) identificare una popolazione di buchi neri di massa intermedia in galassie satellite di quelle che ospitano i quasar; iv) identificare MoM-z14, una delle galassie più distanti mai osservate (z = 14,4), di scoprire tre nuovi candidati quasar fortemente ingranditi tramite lente gravitazionale, e di misurare in modo accurato le proprietà del mezzo interstellare nelle galassie ospiti di quasar.
Il progetto ha coinvolto l'Università dell’Insubria (come capofila) e l'Istituto Nazionale di Astrofisica (con unità a Bologna e Roma).