28 Nov 2019 Quando un Buco Nero Crea Nuove Stelle
Secondo un nuovo studio basato su dati dell’osservatorio a raggi X Chandra e di altri telescopi, un singolo buco nero ha prodotto un profluvio di nascita stellare, fino alla distanza sorprendente di un milione di anni luce, coinvolgendo molteplici galassie.
I buchi neri sono ben noti per la loro capacità di divorare materiale circostante e sopprimere la formazione stellare con i loro potenti getti e la forte radiazione emessa dai dischi di accrescimento, ma in questo caso gli astronomi hanno individuato un buco nero che contribuisce alla nascita di nuove stelle. “Questa è la prima volta in cui abbiamo scovato un singolo buco nero che alimenta la formazione stellare in più di una galassia allo stesso tempo”, spiega Roberto Gilli, dell’INAF, primo autore dello studio. “È entusiasmante pensare che il buco nero di una galassia possa aver voce in capitolo su ciò che avviene in altre galassie a miliardi di miliardi di chilometri di distanza”.
L’immensa gravità di un buco nero trascina nelle sue fauci gas e polveri circostanti, ma una piccola parte di quel materiale può venire catapultato verso l’esterno sotto forma di getti in viaggio a velocità prossime a quella della luce. Il buco nero supermassiccio oggetto dello studio si trova nel cuore di una galassia distante 9,9 miliardi di anni luce dalla Terra, circondata da almeno altre sette galassie nelle vicinanze, in base alle osservazioni del Very Large Telescope (VLT) e del Large Binocular Telescope (LBT). Utilizzando il Very Large Array, gli scienziati avevano già scoperto emissioni radio da un getto di particelle ad alta energia esteso per circa un milione di anni luce. Il percorso del getto può essere ricondotto al buco nero supermassiccio, che, sulla base delle osservazioni di Chandra, si è rivelato una potente sorgente di radiazione X prodotta da gas caldo vorticante nel disco di accrescimento.
Gilli e i suoi colleghi hanno individuato anche una nube diffusa di emissione in banda X che circonda una delle parti terminali del getto, e che è dovuta probabilmente a una gigantesca bolla di gas riscaldato per l’interazione tra le particelle energetiche nel getto radio e la materia circostante. Man mano che la bolla calda si è espansa ed ha attraversato quattro galassie vicine, ha creato un’onda d’urto in grado di comprimere il gas freddo presente nelle galassie, provocando la nascita di nuove stelle. Secondo gli autori il tasso di formazione stellare è tra 2 e 5 volte maggiore rispetto a quello tipico di altre galassie con analoga massa e distanza dalla Terra.
L’immagine contiene un buco nero che innesca formazione stellare attraverso le più grandi distanze mai osservate. Credit: X-ray: NASA/CXC/INAF/R. Gilli et al.; Radio NRAO/VLA; Optical: NASA/STScI
“La storia di re Mida racconta del suo tocco magico in grado di tramutare il metallo in oro”, afferma il coautore Marco Mignoli. “Qui abbiamo il caso di un buco nero che ha contribuito a convertire del gas in stelle, e la sua portata è intergalattica”. Gli astronomi hanno già osservato molti casi in cui i buchi neri influenzano l’ambiente circostante tramite un processo di “feedback negativo”, sopprimendo la formazione di nuove stelle. Questo avviene quando i getti del buco nero iniettano così tanta energia nel gas di una galassia, o di un ammasso di galassie, che il gas non può rimanere freddo a sufficienza per formare un gran numero di stelle.
Nel caso della nuova scoperta, gli astronomi hanno scoperto invece un esempio più raro di “feedback positivo”, in cui gli effetti di un buco nero producono un incremento della formazione stellare. Il fatto che il feedback sia negativo o positivo dipende da un delicato equilibrio tra il tasso di riscaldamento e di raffreddamento delle nubi. “I buchi neri hanno la reputazione ben meritata di essere potenti e micidiali, ma non sempre”, conclude Alessandro Peca, tra gli autori dello studio. “Questo è un ottimo esempio del fatto che i buchi neri talora sfidano questo stereotipo e possono essere invece culle di nuove stelle”. Lo studio è pubblicato su Astronomy and Astrophysics.
Nell’immagine rappresentazione artistica del getto lanciato dai dintorni di un buco nero, che soffia lobi di gas caldo nell’ambiente circostante
Image credit: Institute of Astronomy, University of Cambridge
https://chandra.si.edu/press/19_releases/press_112619.html
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