12 Giu 2021 Tempeste Galattiche Devastanti
Utilizzando osservazioni dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un team di astronomi ha scoperto un vento galattico da record, generato da un buco nero supermassiccio ben 13,1 miliardi di anni fa. Il colossale deflusso gassoso è il più antico esempio del suo genere e dimostra che la presenza di buchi neri giganti ha effetti sconvolgenti sulla crescita delle galassie fin dagli albori del cosmo.
Al centro delle grandi galassie si annidano buchi neri supermassicci con masse che vanno da milioni a miliardi di volte quella solare. È interessante notare che la massa del buco nero è sostanzialmente proporzionale alla massa del rigonfiamento centrale (bulge) delle galassie nel vicino Universo. A prima vista questo potrebbe sembrare ovvio, ma in realtà è assai strano, in quanto le dimensioni delle galassie e dei buchi neri differiscono di circa 10 ordini di magnitudine. Sulla base di questa relazione di proporzionalità tra le masse di due oggetti così differenti in quanto a dimensione, gli astronomi ritengono che galassie e buchi neri crescano ed evolvano assieme attraverso qualche sorta di interazione fisica.
Alla base di questa insolita e stretta relazione potrebbe esservi l’azione di potenti e immensi venti galattici. Un buco nero supermassiccio attivo divora enormi quantità di materia. Quando questo cibo cosmico vortica verso le fauci del temibile oggetto, emette intensa energia, che può spazzare via la materia circostante fino a enormi distanze. Così si forma un poderoso vento galattico, che soffia impetuoso raccogliendosi in singoli addensamenti e rimuovendo il gas per la formazione stellare tanto velocemente quanto la galassia potrebbe convertirlo in nuove stelle. Anche gli effetti combinati di tutte le esplosioni di supernove che si verificano in seguito alla rapida e massiccia formazione stellare in atto nelle antiche galassie possono avere effetti sulla formazione di questo vento.
“La questione è: quando hanno iniziato a formarsi questi venti galattici nella storia dell’Universo?”, afferma Takuma Izumi, del National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). “È una questione importante perché è in relazione a un problema fondamentale dell’astrofisica: in che modo evolvono insieme buchi neri supermassicci e galassie di appartenenza?”. Il team ha utilizzato il telescopio Subaru per andare a caccia di buchi neri supermassicci, scoprendone oltre un centinaio in galassie tanto antiche da risalire a 13 miliardi di anni fa. In seguito, i ricercatori hanno utilizzato l’array di radiotelescopi ALMA per indagare sul moto del gas nelle galassie ospiti dei buchi neri. ALMA ha osservato la galassia J124353.93+010038.5 (J1243+0100 in breve) e ha catturato onde radio emesse da polveri e ioni di carbonio nella galassia.
Le analisi dei dati hanno rivelato che in J1243+0100 infuria un flusso gassoso ad alta velocità che si muove nello spazio a ben 500 km al secondo. Questo deflusso ha sufficiente energia da spingere via il materiale stellare nella galassia e provocare la cessazione dell’attività di formazione stellare. Si tratta di un vento galattico da record. E J1243+0100 è il più antico esempio osservato di una galassia capace di produrre un simile vento. Il record precedente apparteneva ad una galassia visibile come era circa 13 miliardi di anni fa, ma queste osservazioni fanno retrocedere il primato di altri 100 milioni di anni.
Il team ha misurato anche il moto del gas quieto nella galassia e ha stimato che la massa del bulge centrale dovrebbe essere pari a 30 miliardi di masse solari. La massa del buco nero supermassiccio risulta pari a circa l’1 percento di questa cifra. Il rapporto tra la massa del rigonfiamento centrale della galassia e quella del buco nero supermassiccio ha un valore quasi identico nelle galassie dell’Universo vicino a noi. Questo implica che la coevoluzione tra buchi neri giganti e galassie è all’opera da un periodo in cui l’Universo aveva meno di un miliardo di anni. “Stiamo pianificando di osservare un gran numero di questi oggetti in futuro, e speriamo di chiarire se la coevoluzione primordiale visibile in questo oggetto rappresenti una visione accurata dei meccanismi all’opera nell’Universo in quel remoto periodo”, conclude Izumi. Lo studio è pubblicato su Astrophysical Journal.
Nell’immagine rappresentazione artistica di un vento galattico guidato da un buco nero supermassiccio al centro di una galassia.
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
https://www.nao.ac.jp/en/news/science/2021/20210611-alma.html
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