25 Lug 2019 Galassie Forgiate da Buchi Neri
Un nuovo studio basato sui dati dell’osservatorio XMM-Newton dell’ESA rivela come i buchi neri supermassicci siano in grado di plasmare la galassia in cui si annidano, attraverso venti potenti ed energetici che spazzano il materiale interstellare.
Gli scienziati hanno analizzato otto anni di osservazioni di XMM-Newton relative al buco nero nel cuore della galassia attiva PG 1114+445, scoprendo che i venti ultraveloci, deflussi gassosi emessi dal disco di accrescimento nelle vicinanze del buco nero, interagiscono col materiale nelle parti centrali della galassia. Lo studio individua per la prima volta tre fasi differenti di questa interazione devastante con il materiale della galassia ospite.
“Questi venti potrebbero spiegare alcune sorprendenti correlazioni che gli scienziati conoscono da anni ma non sono stati ancora in grado di spiegare”, afferma Roberto Serafinelli dell’INAF, a guida dello studio. “Ad esempio, osserviamo una correlazione tra le masse dei buchi neri supermassicci e la velocità di dispersione delle stelle nelle parti interne delle galassie che li ospitano. Ma non è possibile che questo sia dovuto all’effetto gravitazionale del buco nero. Il nostro studio mostra, per la prima volta, il modo in cui i venti del buco nero impattano sulla galassia su vasta scala, fornendo probabilmente il nesso mancante”.
Gli astronomi avevano già individuato due tipi di deflussi nella radiazione X emessa dai nuclei galattici attivi, le dense regioni centrali di galassie in cui si annidano buchi neri supermassicci voraci: gli ultra-fast outflows (UFO), componenti di plasma altamente ionizzato con velocità prossime al 40 percento di quella della luce, osservabili nelle vicinanze del buco nero centrale, e i warm absorbers, deflussi più lenti, in moto a centinaia di chilometri al secondo, con caratteristiche fisiche simili al materiale interstellare circostante, in quanto a densità e livello di ionizzazione. Questi venti più tranquilli possono soffiare fino a grandi distanze dal centro galattico.
Nel nuovo studio, gli scienziati descrivono un terzo tipo di deflusso, che combina le caratteristiche degli altri due: la velocità di un ultra-fast outflow e le proprietà fisiche di un warm absorber. “Riteniamo che questo deflusso rappresenti il punto in cui l’UFO impatta sul materiale interstellare e lo trascina via come uno spazzaneve”, spiega Serafinelli. “Lo definiamo ‘entrained ultra-fast outflow’ perché a questo stadio l’UFO penetra la materia interstellare”. Il processo avviene a distanze di decine di centinaia di anni luce dal buco nero. L’ultra-fast outflow spinge via gradualmente il materiale dalle regioni centrali della galassia, ripulendola dal gas e rallentando l’accrescimento di materia attorno al buco nero supermassiccio. L’energia possente dell’ultra-fast outflow permette al buco nero di avere notevole impatto su materiale localizzato ben al di là dell’influenza della sua stretta gravitazionale.
Secondo gli scienziati, i buchi neri supermassicci trasferiscono energia all’ambiente circostante, attraverso questi deflussi, e gradualmente ripuliscono il cuore delle galassie dal gas, un processo in grado di arrestare la formazione delle stelle. In effetti, le attuali galassie producono stelle con frequenza molto inferiore rispetto a quella delle galassie più antiche, nelle fasi precoci della loro evoluzione. Studiare altre sorgenti in futuro aiuterà gli astronomi a rivelare ancora più approfonditamente le complesse interazioni tra i buchi neri supermassicci e le galassie che li ospitano, per riuscire a comprendere i meccanismi che portano alla progressiva riduzione della formazione stellare nel corso di miliardi di anni. I venti dei buchi neri supermassicci sono, in effetti, così potenti da influenzarne l’evoluzione delle galassie in cui si annidano questi voraci mostri.
Nell’immagine rappresentazione artistica di venti ultraveloci soffiati dalle regioni circostante un buco nero supermassiccio, che interagiscono con il materiale interstellare nella galassia
Credit: ESA/ATG medialab
https://phys.org/news/2019-07-black-holes-galaxies.html
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