Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio che modifica la distribuzione del gas freddo nella regione centrale della sua galassia. Crediti: Hst and C. Ramos Almeida (Iac)
I buchi neri supermassicci che si trovano al centro delle galassie hanno il ruolo fondamentale di regolarne la crescita, anche se non sappiamo ancora esattamente come questo avvenga e in quali circostanze. Sappiamo però che i buchi neri devono esercitare la loro azione durante la fase in cui si attivano inglobando grandi quantità di gas e stelle dalla galassia circostante e aumentando di molto la loro massa. In questa fase i buchi neri si trasformano in nuclei galattici attivi (Agn, in inglese) o, per quanto riguarda gli oggetti più luminosi, in quasar, di luminosità pari a diecimila miliardi di volte quella del Sole.
Questi periodi di grande attività avvengono in maniera ricorrente, ogni volta che il buco nero ha a disposizione gas e stelle di cui alimentarsi. Durante queste fasi, nelle vicinanze del buco nero vengono prodotte grandi quantità di energia che provocano forti tempeste di gas, con venti che possono raggiungere velocità di migliaia di km/s. Queste tempeste nascono al centro delle galassie ma, negli Agn più luminosi – come i quasar analizzati in questo studio – si espandono verso le regioni più esterne delle galassie e possono svuotarle di gas.
Per studiare questi venti, che sono densi e freddi (circa -200 ºC), si usano telescopi che osservano la radiazione emessa a lunghezze d’onda millimetriche, come l’interferometro Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (Alma), in Cile, composto da 66 antenne mobili di alta precisione che lavorano all’unisono e permettono di studiare le galassie con un livello di dettaglio senza precedenti.
I venti di gas freddo (in nero) emessi dai quasar si espandono principalmente sul piano del disco galattico (in blu), dove si trova la maggior parte delle riserve di gas. Crediti: C. Ramos Almeida et al. A&A, 2022
Un team internazionale di ricercatori guidato da Cristina Ramos Almeida, dell’Instituto de Astrofísica de Canarias, ha osservato con Alma le tempeste di gas freddo generate dai buchi neri supermassicci, in un campione di sette quasar luminosi dell’universo locale, con lo scopo di studiare l’impatto di questi venti sulle galassie ospiti.
Lo studio, pubblicato oggi su Astronomy & Astrophysics, ha rivelato che i venti di gas freddo si espandono principalmente sul piano del disco galattico, dove si trova la maggior parte delle riserve di gas. Sono venti relativamente lenti, con velocità massime di 200-350 km/s: sufficienti, però, per modificare il contenuto e la distribuzione di gas nelle regioni centrali delle galassie (1 kpc, corrispondente a circa 3300 anni luce), che ne vengono fortemente perturbate, arrivando al punto da veder soppressa la nascita di nuove stelle.
«Alma ci ha permesso di studiare i venti di gas molecolare freddo generati dai quasar sfruttando l’emissione della molecola del monossido di carbonio», spiega Ramos Almeida, prima autrice dello studio. «Questa analisi è molto importante perché il gas freddo e denso è il combustibile da cui vengono formate nuove stelle, e finora non esistevano dati di tale qualità e risoluzione di un campione di quasar luminosi dell’universo vicino».
«Studiare questo tipo di quasar è particolarmente importante», aggiunge Manuela Bischetti, ricercatrice all’Osservatorio Inaf di Trieste e seconda autrice dello studio, «perché essi rappresentano una fase evolutiva delle galassie durante la quale l’Agn consuma ed espelle gas molto rapidamente. Osservare questi oggetti in dettaglio nell’universo locale ci permette di capire cosa è avvenuto in questo tipo di galassie da quando l’età dell’universo era solo un miliardo di anni, cioè dall’epoca di formazione delle prime galassie, fino a oggi».
Per saperne di più:
- Leggi su Astronomy & Astrophysics l’articolo “The diverse cold molecular gas contents, morphologies and kinematics of type-2 quasars as seen by ALMA”, C. Ramos Almeida, M. Bischetti, S. Garcia-Burillo, A. Alonso-Herrero, A. Audibert, C. Cicone, C. Feruglio, C. N. Tadhunter, J. C. S. Pierce, M. Pereira-Santaella e P. S. Bessiere