Gli astronomi hanno studiato nove galassie vicine per scoprire in che modo le onde d’urto generate dai buchi neri supermassicci centrali influenzino la formazione stellare. Il team di ricerca ha esaminato galassie che ospitano nuclei galattici attivi (AGN). Si tratta di regioni luminose e turbolente alimentate da un “motore” centrale costituito da un buco nero supermassiccio – con una massa milioni o addirittura miliardi di volte superiore a quella del Sole – che si nutre di ingenti quantità di gas e polvere. Quando l’energia sprigionata da queste regioni investe le nubi di gas circostanti (il cosiddetto mezzo interstellare), genera potenti onde d’urto che si propagano a grande velocità.
Questi fenomeni, noti anche come “feedback AGN”, immettono enormi quantità di energia nell’ambiente circostante, spostando il gas e la polvere che costituiscono la materia prima per la formazione delle stelle. Sebbene tale feedback sia stato spesso associato all’arresto della formazione stellare nelle galassie, gli scienziati sospettano da tempo che questo processo possa anche stimolare la nascita di nuove stelle e, di conseguenza, la crescita e l’evoluzione delle galassie stesse. Questa nuova ricerca illustra le modalità con cui ciò avviene.
“Stiamo osservando che i buchi neri non si limitano a consumare materia al centro delle galassie, ma ne rimodellano attivamente l’ambiente circostante“, ha dichiarato Lisa Kewley, membro del team e ricercatrice presso il Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian. “Questo studio ci aiuta a comprendere un complesso ciclo di feedback che svolge un ruolo fondamentale nell’evoluzione galattica”.
I buchi neri supermassicci come scultori stellari
Si ritiene che tutte le grandi galassie ospitino buchi neri supermassicci nei loro nuclei. Tuttavia, non tutti questi buchi neri sono attivi. Ad esempio, Sagittarius A* (Sgr A*), situato al centro della Via Lattea, è relativamente quiescente: il suo ritmo di alimentazione equivale a quello di un essere umano che mangi un solo chicco di riso ogni milione di anni. Altri buchi neri supermassicci sono circondati da grandi quantità di gas e polvere, nonché da nubi appiattite in rotazione – i cosiddetti “dischi di accrescimento” – che li alimentano. L’immensa influenza gravitazionale di questi buchi neri genera un attrito enorme all’interno del disco di accrescimento, facendo sì che l’oggetto brilli intensamente sotto forma di AGN.
Queste emissioni degli AGN sono amplificate dal fatto che i buchi neri supermassicci sono notoriamente “mangiatori disordinati”: convogliano verso i propri poli la materia che non viene effettivamente inghiottita. Da lì, questo materiale viene espulso violentemente sotto forma di potenti getti gemelli di plasma che possono estendersi per migliaia di anni luce. Ciò significa che i buchi neri supermassicci e i nuclei galattici attivi (AGN) esercitano una notevole influenza sull’ambiente circostante.
Lo studio
Il team ha utilizzato il Very Large Telescope (VLT) e il suo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) per studiare gli AGN in cui i buchi neri supermassicci stanno attivamente accumulando materia. I ricercatori hanno condotto un’analisi tridimensionale per identificare tre diversi aspetti degli AGN e del loro ambiente: la radiazione proveniente dall’AGN, l’eccitazione del mezzo interstellare circostante causata da onde d’urto e la formazione stellare.
Hanno scoperto che archi e anelli di formazione stellare tendevano a comparire a distanze comprese tra 2.600 e 20.000 anni luce dai centri delle galassie. Hanno inoltre osservato coni di radiazione che si estendevano dai dischi di accrescimento degli AGN, dove onde d’urto rapide si propagavano sia attraverso le regioni centrali sia in direzione perpendicolare ai coni di radiazione stessi. Questo comportamento delle onde d’urto è coerente con i modelli di interazione tra i getti degli AGN e il mezzo interstellare. Il team ritiene che, nelle galassie con getti meno potenti, anche i venti generati dal buco nero contribuiscano alla formazione di tali onde d’urto.
“L’aspetto più interessante di queste onde d’urto è che si propagano sempre perpendicolarmente alla direzione dei flussi in uscita emessi dal buco nero“, ha affermato Peixin. “È un fenomeno molto comune, che osserviamo costantemente in tutte e nove le galassie studiate“.
La ricerca dimostra che i buchi neri in fase di accrescimento attivo sono coinvolti in un complesso ciclo di accumulo di materia ed espulsione di flussi, che guida la loro interazione con le galassie ospiti. Distinguendo i vari aspetti di questo processo, gli scienziati autori dello studio hanno fornito un quadro più chiaro che mai di tale ciclo e del modo in cui esso influenza la formazione stellare. La ricerca del team è stata pubblicata su The Astrophysical Journal.
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