Un buco nero in tempesta

In una recente analisi, effettuata sui dati di Alma, si è rivelato che in una galassia situata ad oltre 13 miliardi di anni luce, è presente un buco nero in tempesta.

La scoperta effettuata dal telescopio Subaru, ha messo in luce che esiste un flusso di gas ad alta velocità che si muove a 500 chilometri al secondo. Questo è spinto da un buco nero supermassiccio che risiede al centro della galassia stessa.

Quello individuato è l’esempio più antico di galassia in cui è presente un vento di dimensioni galattiche. Tutti i dettagli della scoperta sono presenti su ApJ. Attraverso l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, o Alma, è stato individuato un vento galattico del tutto eccezionale, proveniente da un buco nero supermassiccio risalente a 13.1 miliardi di anni fa.

Buco nero in tempesta

Questo è il primo esempio fino ad oggi osservato di un vento simile, prova evidente che questi enormi oggetti compatti nel cuore delle galassie possono avere, partendo dalle origini dell’universo, un effetto rilevante sulla crescita delle galassie.

Nel centro di molte galassie è presente un buco nero supermassiccio. Questi possono presentare delle dimensioni da milioni a miliardi di volte più massicce del Sole.

La massa del buco nero, generalmente, è quasi proporzionale alla massa della regione centrale della galassia, ossia quello che potrebbe sembrare un rigonfiamento, denominato bulge, nell’universo vicino. Questa condizione potrebbe sembrare ovvia, ma in realtà è più strana di quanto si possa pensare. Il motivo principale è che le dimensioni delle galassie e dei buchi neri supermassicci differiscono di circa 10 ordini di grandezza.

Nella rappresentazione artistica è stata riportata l’immagine del un vento galattico, originato da un buco nero supermassiccio situato al centro di una galassia. L’intensa energia emanata dal buco nero riesce a produrre un flusso di gas, su scala galattica, in grado di spazzare via la materia interstellare, da cui si formano le stelle

Il vento galattico

Gli astronomi ritengono che, se ci si basa su questa relazione tra le masse di due oggetti di dimensioni così diverse, le galassie e i buchi neri sono cresciuti e evoluti contemporaneamente. In questo caso si tratta di coevoluzione, in cui è presente una sorta di interazione fisica.

Secondo i ricercatori il vento galattico potrebbe effettivamente fornire questo tipo di interazione. Un buco nero supermassiccio è in grado di assorbire una grande quantità di materia. Quando la materia comincia a muoversi ad alta velocità, a causa della gravità del buco nero, riesce ad emettere energia che può spingere la materia circostante verso l’esterno.

Takuma Izumi, primo autore dell’articolo pubblicato su Astrophysical Journal e ricercatore presso l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (Naoj), si è posta alcune domande tra cui: “È così che si crea il vento galattico. Quando potrebbero essere nati i venti galattici nell’universo?”

Takuma Izumi, continua affermando che: “Questa è una domanda importante a cui rispondere, perché è correlata ad un quesito molto rilevante in astronomia, ossia come si sono evolute le galassie e i buchi neri supermassicci?”.

Il telescopio Subaru

Il team di ricerca ha usato, per la prima volta, il telescopio Subaru della Naoj per individuare i buchi neri supermassicci. Il telescopio, attraverso la sua grande capacità di osservazione ad ampio campo, ha individuato più di 100 galassie con buchi neri supermassicci a delle distanze corrispondenti ad oltre 13 miliardi di anni fa.

Il team, successivamente, ha sfruttato l’elevata sensibilità di Alma per poter analizzare il movimento del gas presente nelle galassie ospiti di questi buchi neri.

Alma, in particolar modo, ha osservato la galassia Hsc J124353.93+010038.5 (J1243+0100 in breve), scoperta dal telescopio Subaru, catturandone le onde radio emesse dalla polvere e dagli ioni di carbonio nella galassia.

L’analisi dettagliata, effettuata sui dati di Alma, ha rivelato che nella galassia J1243+0100 è presente un flusso di gas ad alta velocità che si muove a 500 chilometri al secondo. Questo flusso di gas ha energia sufficiente per riuscire ad allontanare il materiale stellare nella galassia e bloccare l’attività di formazione stellare.

Il flusso di gas individuato nella ricerca è realmente un vento galattico, e risulta essere il più antico esempio osservato di una galassia con un vento di queste dimensioni. L’esempio precedente era una galassia di circa 13 miliardi di anni fa, quindi questa osservazione è più antica di 100 milioni di anni.

La galassia J1243+0100

Il team ha anche quantificato il movimento del gas più quieto presente in J1243+0100. In questo modo ha stimato che la massa del bulge della galassia, in base al suo equilibrio gravitazionale, è di circa 30 miliardi di volte quella del Sole.

La massa del buco nero supermassiccio della galassia, che è stata stimata attraverso un altro metodo, è di circa l’1% di quella del bulge. Il rapporto di massa tra il bulge e il buco nero supermassiccio, presente in questa galassia, è quasi identico all’analogo rapporto in galassie nell’universo attuale.

Queste condizioni implicano che la coevoluzione di buchi neri supermassicci e galassie si verifica da meno di un miliardo di anni, quindi successivamente alla nascita dell’universo.

Takuma Izumi, conclude affermando che: “Le nostre osservazioni supportano recenti simulazioni al computer ad alta precisione, che hanno previsto che le relazioni coevolutive erano in atto anche circa 13 miliardi di anni fa. Stiamo pianificando di osservare un gran numero di tali oggetti. In questo modo speriamo di chiarire se la coevoluzione primordiale, vista in questo oggetto, sia un’immagine accurata dell’universo in generale”.

Fonte:

Leggi su Astrophysical Journal l’articolo:

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/abf6dc

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