I buchi neri sono tra le forze distruttive più potenti dell'universo. Possono spogliare le galassie del gas di cui hanno bisogno per formare nuove stelle e fare a pezzi le stelle esistenti spargendone le ceneri lontanissimo quasi alla velocità della luce. Ma i nuovi risultati, pubblicati sulla rivista Nature, mostrano situazioni in cui i buchi neri attivi possono, invece, "liberare la strada" alle galassie che orbitano all'interno di gruppi o ammassi di galassie, promuovendo una nuova formazione stellare.
Chiacchiere da bar
Sembra impossibile ma questi risultati sono scaturiti da uno scambio di idee tra astronomi specializzati in simulazioni al computer su larga scala, all'ora di pranzo.
Lo studio esamina la questione del perché alcune galassie creano attivamente stelle, mentre altre no. Ad esempio, la Via Lattea forma stelle ad una velocità media di 1, 2 all'anno. Altre galassie, note come galassie starburst, hanno regioni estremamente attive, in altre invece la produzione di stelle è nulla o quasi. A questo gruppo appartengono un'alta percentuale di galassie satellite. Queste fanno parte di gruppi o ammassi di galassie e la loro massa è relativamente bassa. Mentre orbitano attorno ad una galassia centrale molto più massiccia, alla velocità di centinaia di chilometri al secondo, il vento intergalattico, il gas sottile e altamente energetico che riempie lo spazio intergalattico, genera lo stesso tipo di "vento contrario" che possiamo sperimentare sul viso quando andiamo in bicicletta. Le stelle sono troppo compatte per esserne influenzate ma la polvere ed il gas all'interno della galassia ne risentono. Questo materiale viene strappato via da un processo chiamato "ram pressure stripping". D'altra parte, una galassia in rapido movimento non ha alcuna possibilità di attirare una quantità sufficiente di gas intergalattico per ricostituire il proprio serbatoio. Il risultato è che tali galassie satellite perdono quasi completamente la materia prima per la formazione di nuove stelle.
I processi in questione si svolgono nel corso di milioni o addirittura miliardi di anni, quindi non possiamo vederli accadere direttamente ma le simulazioni al computer possono ricreare un vero laboratorio di universi virtuali.
Annalisa Pillepich, capogruppo del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA), è specializzata in simulazioni di questo tipo o la suite software IllustrisTNG.
IllustrisTNG fornisce alcuni esempi estremi di galassie satellite che sono state appena spogliate dal ram pressure stripping, chiamate "galassie meduse" perché trascinano i resti del loro gas come le meduse trascianano i tentacoli.
Durante l'ora di pranzo in un giorno di novembre 2019, Pillepich raccontò uno dei suoi risultati IllustrisTNG sull'influenza dei buchi neri supermassicci a Ignacio Martín-Navarro, un astronomo specializzato in osservazioni.
Questi mostri cosmici si trovano al centro delle galassie e risucchiano materia. Quella che cade sul buco nero diventa tipicamente parte di un cosiddetto disco di accrescimento rotante che lo circonda, prima di cadere nel buco nero stesso. Questa caduta sul disco di accrescimento libera un'enorme quantità di energia sotto forma di radiazione ed anche di getti relativistici di particelle, che accelerano allontanandosi dal buco nero perpendicolarmente al disco di accrescimento. Un buco nero supermassiccio che emette energia in questo modo è chiamato nucleo galattico attivo, o AGN (Active Galactic Nuclei).
IllustrisTNG ha mostrato che un AGN aggiunge energia al gas circostante e quell'iniezione di energia porta a deflussi di gas, che a loro volta si orientano lungo il percorso di minor resistenza che, nel caso di galassie ellittiche, simili alla nostra, è perpendicolare al disco stellare. Nel tempo, questi getti vanno ad influenzare l'ambiente interstellare e, spingendo via il gas intergalattico, creano una sorta di bolla. Quindi, Pillepich e Martín-Navarro si sono chiesti: se una galassia satellite dovesse passare attraverso quella bolla, sarebbe influenzata dal deflusso? La sua attività di formazione stellare si spegnerebbe ulteriormente?
Dal bar alle osservazioni
Martín-Navarro ha analizzato la questione sfruttando la sua esperienza nel lavorare con i dati di una delle più grandi indagini sistematiche scolte fino ad oggi: la Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Ha esaminato 30.000 gruppi e ammassi di galassie, ciascuno contenente una galassia centrale e in media 4 galassie satellite.
L'analisi statistica di quei sistemi, ha mostrato una piccola ma marcata differenza tra le galassie satellite dentro e fuori la bolla. Mentre ci si aspettava che le galassie satellite che attraversano il flusso del buco nero fossero più spente di quelle al di fuori perché il flusso stesso dovrebbe contribuire ad eliminare polverre e gas, la differenza è risultata essere l'opposto di quella attesa.
Con questo sorprendente risultato, Martín-Navarro è tornato da Annalisa Pillepich e i due hanno eseguito lo stesso tipo di analisi statistica nell'universo virtuale delle simulazioni IllustrisTNG che, ha confermato l'analisi sui dati reali.
Successivamente, Pillepich, Martín-Navarro ed altri colleghi hanno formulato la loro ipotesi.
Secondo i ricercatori quando una galassia satellite viaggia attraverso una delle bolle create dal deflusso del buco nero, sperimenta meno vento contrario, a causa di una minore densità (meno ram pressure stripping). Quindi, è meno probabile che il suo gas venga rimosso. Tutto dipende da quanto tempo la galassia satellite orbita attorno alla principale e quanto tempo ha passato nelle bolle.
Nel contesto dell'evoluzione delle galassie è un tema particolarmente interessante perché conferma, indirettamente, il ruolo dei nuclei galattici attivi non solo nel riscaldare il gas intergalattico, ma nel creare regioni a densità inferiore. E come per tutti i risultati promettenti, ora ci sono diversi spunti di approfondimento per gli scienziati.
GOOGLENEWS
