Illustrazione artistica che mostra i getti di materia ed energia emessi dai poli di un buco nero supermassiccio al centro di una galassia attiva. Crediti: Esa/Hubble, L. Calçada (Eso)
Le galassie sono isole di stelle che galleggiano su un mare di gas, polveri e materia oscura. La loro crescita ed evoluzione dipende dalla loro capacità di formare nuove stelle, un processo che utilizza come materia prima il gas freddo e le polveri presenti nel mezzo interstellare, negli aloni di gas associati, il cosiddetto mezzo circumgalattico, e il gas che esse accrescono dal mezzo intergalattico. A fronte di abbondanti quantità di questo materiale, gli astronomi hanno tuttavia stimato che il tasso di formazione stellare di molte galassie attive, cioè quelle contenenti al centro un buco nero supermassiccio che sta ingurgitando materia, è inferiore al previsto. In pratica, è come se ci fosse qualcosa che soffoca il loro enorme potenziale di crescita, limitando la quantità di gas che collassa a formare nuove stelle.
Secondo un nuovo studio condotto da due ricercatori dell’Università di Kent, nel Regno unito, i cui risultati sono pubblicati la scorsa settimana su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, questo qualcosa è proprio il buco nero supermassiccio che alberga al centro delle galassie, e in particolare i potenti deflussi di materia ed energia – i cosiddetti getti – che questi mostri ingordi di materia emettono dai loro poli.
I ricercatori sono arrivati a questa conclusione valutando l’effetto che queste esplosioni di materia ed energia hanno sull’evoluzione dell’ambiente galattico. Il loro obbiettivo era quello di determinare se esistono configurazioni di getti in grado di alterare l’afflusso di gas in entrata in una galassia, inibendo in questo modo la formazione stellare. Per far ciò hanno condotto una serie di simulazioni utilizzando come input un ambiente a densità costante e un’ampia gamma di parametri dei getti, come ad esempio l’ampiezza e la frequenza del rilascio di energia e materia di queste emissioni. I risultati delle simulazioni suggeriscono che sì: esistono configurazioni particolari dei getti in grado di rallentare l’accrescimento di gas di una galassia.
La configurazione in questione è quella di un getto supersonico a potenza pulsante, cioè un getto il cui rilascio di energia e materia non è costante nel tempo. Più in dettaglio, ciò che le simulazioni rivelano è che i getti pulsanti emessi dai buchi neri supermassicci danno origine a fronti d’onda d’urto che oscillano avanti e indietro, propagandosi lungo gli assi del getto.
| Simulazione che mostra le onde di pressione prodotte da un getto pulsante che si propagano nel mezzo extragalattico. Ogni getto entra da sinistra con una pressione che diminuisce rapidamente man mano che si propaga verso l’ambientale circostante. Crediti: C Richards/M.D. Smith/University of Kent |
I fronti d’onda, spiegano i ricercatori, creano onde di pressione, simili a increspature in uno stagno, che trasportano grandi quantità di moto ed energia fuori dal getto. Quest’energia è alla base del riscaldamento del gas circostante, ciò non solo limita la quantità di gas freddo disponibile all’interno della galassia per formare nuove stelle, ma inibisce anche il flusso in entrata nella galassia stessa.
La durata della vita di una galassia può essere estesa con l’aiuto del suo “cuore” e dei suoi “polmoni”, sottolineano a questo proposito i ricercatori. Il cuore è il buco nero supermassicio al centro della galassia, i polmoni sono i getti: il primo crea impulsi di materia ed energia; i secondi espirano questa materia e l’energia nel mezzo circostante, limitando la quantità di gas freddo disponibile per formare nuove stelle. Questo, concludono i ricercatori, ha contribuito a creare le galassie che vediamo oggi. Senza un simile meccanismo oggi vedremmo solo enormi galassie “zombie” che pullulano di stelle morte e morenti.
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Simulations of pulsed overpressure jets: formation of bellows and ripples in galactic environments” di Carl Richards e Michael D. Smith