Illustrazione della regione centrale di NGC 1266. I getti che si dipartono dal buco nero creano turbolenza nel gas molecolare circostante bloccando i processi di formazione stellare. Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
I getti di materia alimentati dai buchi neri supermassicci possono consumare il combustibile necessario per dar luogo alla nascita di nuove stelle rendendo così le galassie più “rosse e inattive”, ricche cioè di stelle rosse e vecchie e povere di idrogeno. Oggi, però, grazie ad una serie di osservazioni realizzate con ALMA sulla distribuzione del gas e della polvere nel nucleo di NGC 1266, gli astronomi hanno rivelato l’esistenza di una sorta di “tempesta perfetta” che sta disturbando proprio la formazione stellare in una regione che altrimenti sarebbe una incubatrice ideale.
NGC 1266 è una galassia lenticolare vicina, situata a circa 100 milioni di anni luce nella costellazione australe dell’Eridano, contenente un buco nero relativamente modesto. Quelle a forma lenticolare sono galassie intermedie tra le ellittiche e le spirali, ma non hanno a sufficienza il gas interstellare per generare le stelle. I fenomeni di turbolenza sono causati dai getti che emergono dal buco nero centrale della galassia e vengono disturbati da un inviluppo di gas incredibilmente denso. Questa regione di densità elevata, che può essere il risultato di una recente fusione con un’altra galassia più piccola, blocca quasi il 98% della materia che viene espulsa lungo i getti. “Come una specie di forza in continua azione che agisce contro un oggetto immobile, quando le particelle che si muovono lungo i getti interagiscono con il gas denso circostante, esse incontrano una resistenza tale che vengono quasi completamente bloccate”, spiega Katherine Alatalo del California Institute of Technology e autore principale dell’articolo pubblicato su Astrophysical Journal. Questa sorta di collisione ad alta energia produce una forte turbolenza nel gas circostante disturbando la prima fase critica del processo di formazione stellare. “Ciò che stiamo vedendo è la riduzione più significativa dei processi di formazione stellare mai registrata”, dice Alatalo.
Illustrazione della regione centrale di NGC 1266 in prossimità del buco nero. Sono indicati i moti del gas (bianco) e del getto (giallo). I moti del gas producono su larga scala la turbolenza impedendo su scale più piccole la nascita di nuove stelle. Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)
Le osservazioni passate di NGC 1266 hanno permesso di rivelare un enorme flusso di gas dal centro galattico che si sta propagando con velocità che raggiungono i 400 Km/sec. Gli autori stimano che il flusso di gas è così potente che può essere paragonato all’esplosione contemporanea di 10.000 stelle. I getti, nonostante siano abbastanza energetici da agire sul gas, non sono però così potenti da trasmettere quella velocità necessaria da fargli lasciare il sistema. “Detta in altro modo, potremmo dire che i getti causano la turbolenza nel gas al punto tale che esso non è più in grado di collassare e quindi di formare nuove stelle”, dice Mark Lacy del National Radio Astronomy Observatory e co-autore dello studio.
Il gas distribuito nella regione osservata da ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha una massa di circa 400 milioni di masse solari, una quantità 100 volte superiore a quella presente nelle gigantesche nubi molecolari della Via Lattea. Di solito, una tale concentrazione di gas dovrebbe produrre un numero di stelle ad un ritmo almeno 50 volte superiore rispetto a quello osservato. Finora, gli astronomi hanno considerato che solo i quasar e le radio galassie possono contenere buchi neri supermassicci abbastanza potenti e attivi da fungere come una sorta di “interruttore cosmico” dei processi di formazione stellare. “Di solito si è ipotizzato che i getti sono così potenti da espellere interamente il gas dalla galassia e bloccare di conseguenza la formazione stellare”, dice Lacy.
Immagine della galassia NGC 1266 osservata dal telescopio Hubble. I dati di ALMA sono mostrati in arancione. Credit: NASA/ESA Hubble; ALMA (NRAO/ESO/NAOJ)
Per fare questa scoperta, gli astronomi hanno individuato inizialmente la posizione associata all’emissione della radiazione nel lontano infrarosso, di solito correlata con quelle regioni dove si stanno formando nuove stelle. Nel caso di NGC 1266, questa radiazione proviene da una regione estremamente compatta nel centro della galassia. “Quest’area da dove proviene la radiazione infrarossa è decisamente molto piccola per essere attribuita ai processi di formazione stellare”, dice Alatalo. Grazie all’elevata sensibilità e al potere esplorativo di ALMA, le osservazioni, che sono state coadiuvate da CARMA (Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy), hanno permesso di individuare la posizione del gas molecolare super denso nel centro galattico e di verificare il fatto che il gas circonda effettivamente la regione compatta da dove proviene la radiazione infrarossa.
Immagine composita della galassia NGC 1266 ripresa dal telescopio Hubble e CARMA. L’immagine in basso a destra è un ingrandimento che mostra il gas molecolare, la cui distribuzione è mostrata in giallo dai dati di CARMA, diffuso dai getti del buco nero (rosso e blu). Credit: NASA/ESA Hubble; CARMA; Katey Alatalo
In condizioni normali, il gas dovrebbe generare nuove stelle ad un ritmo molto elevato. Inoltre la polvere, contenuta nel gas, dovrebbe essere riscaldata dalla luce delle stelle più giovani ed essere così osservata sotto forma di sorgente brillante ed estesa di radiazione infrarossa. Ma la dimensione ridotta e debole della sorgente di luce infrarossa suggerisce che NGC 1266 sta invece “soffocando” nel suo proprio combustibile apparentemente a dispetto delle “regole” della formazione stellare.
Gli astronomi ritengono che in questa particolare regione della galassia potrebbe esistere una sorta di meccanismo di richiamo. In altre parole, l’attività del buco nero centrale diminuirà nel tempo e la turbolenza cederà al punto che inizieranno di nuovo i processi di formazione stellare. Ma il ciclo si ripeterà ancora e con l’emergere delle nuove stelle il gas si rimetterà in moto per poi cadere verso il buco nero centrale ristabilendo la formazione dei getti che, a loro volta, bloccheranno la nascita di nuove stelle.
The Astrophysical Journal: K. Alatalo et al. – Suppression of Star Formation in NGC 1266