Buchi neri: come i venti cosmici modellano la nascita delle stelle

Una nuova scoperta ha aiutato a chiarire come i buchi neri attivi possano continuamente modellare le loro galassie stimolando o spegnendo lo sviluppo di nuove stelle

Una nuova scoperta ha aiutato a chiarire come i buchi neri attivi possano continuamente modellare le loro galassie stimolando o spegnendo lo sviluppo di nuove stelle.

Rappresentazione artistica di un vento quasar (in azzurro) lanciato dal disco di accrescimento (rosso-arancione) attorno a un buco nero supermassiccio. Nel riquadro a destra ci sono due spettri del quasar SBS 1408+544, che mostrano lo spostamento verso sinistra della luce assorbita che ha rivelato l'accelerazione del gas spinto dai venti del quasar. Credito: NASA/CXC/M. Weiss, Catherine Grier e la collaborazione SDSS
Rappresentazione artistica di un vento quasar (in azzurro) lanciato dal disco di accrescimento (rosso-arancione) attorno a un buco nero supermassiccio. Nel riquadro a destra ci sono due spettri del quasar SBS 1408+544, che mostrano lo spostamento verso sinistra della luce assorbita che ha rivelato l’accelerazione del gas spinto dai venti del quasar. Credito: NASA/CXC/M. Weiss, Catherine Grier e la collaborazione SDSS

Buchi neri supermassicci: acceleratori di gas cosmici e modellatori di galassie

La ricerca astronomica ha rivelato che i buchi neri supermassicci accelerano il gas nelle galassie, influenzando in modo significativo lo sviluppo delle stelle attraverso potenti venti. Questo studio ha aggiunto ulteriori informazioni cruciali su come i buchi neri modellano le loro galassie.

Le nubi di gas in una galassia lontana vengono spinte sempre più velocemente – a più di 16.000 miglia al secondo – tra le stelle vicine dalle esplosioni di radiazioni provenienti dal buco nero supermassiccio al centro della galassia. È una scoperta che aiuta a illuminare il modo in cui i buchi neri attivi possono continuamente modellare le loro galassie stimolando o spegnendo lo sviluppo di nuove stelle.

Un team di ricercatori guidato dalla professoressa di astronomia dell’Università del Wisconsin-Madison Catherine Grier e dal neolaureato Robert Wheatley ha rivelato il gas in accelerazione utilizzando anni di dati raccolti da un quasar, un tipo di buco nero particolarmente luminoso e turbolento, che si trova a miliardi di anni luce di distanza nella costellazione del Boote. Le loro scoperte, pubblicate sulla rivista The Astrophysical Journal, sono state presentate al 244esimo incontro dell’American Astronomical Society a Madison.

Gli scienziati ritengono che i buchi neri siano situati al centro della maggior parte delle galassie. I quasar sono buchi neri supermassicci circondati da dischi di materia attirati dall’enorme potere gravitazionale del buco nero.

Grier ha affermato: “Il materiale presente nel disco viene continuamente attratto dal buco nero. Questo attrito genera un forte riscaldamento, rendendo il disco estremamente caldo e luminoso. I quasar, alimentati da questo processo, brillano con luce intensa. Grazie all’ampio spettro di temperature presenti, dalla sua parte interna a quelle più esterne, questi oggetti emettono radiazioni che coprono quasi l’intero spettro elettromagnetico”.

La luce intensa rende visibili i quasar vecchi quasi quanto l’universo (distanti fino a 13 miliardi di anni luce), e l’ampia gamma della loro radiazione li rende particolarmente utili agli astronomi per sondare l’universo primordiale.

Un'immagine del quasar SBS 1408+544, il punto blu al centro del mirino. Credito: Jordan Raddick e la collaborazione SDSS
Un’immagine del quasar SBS 1408+544, il punto blu al centro del mirino. Credito: Jordan Raddick e la collaborazione SDSS

Approfondimenti osservativi sui venti dei buchi neri

I ricercatori hanno utilizzato più di otto anni di osservazioni di un quasar chiamato SBS 1408+544, raccolte da un programma portato avanti dalla Sloan Digital Sky Survey ora noto come Black Hole Mapper Reverberation Mapping Project. Essi hanno tracciato i venti composti da carbonio gassoso individuando la luce proveniente dal quasar mancante, luce che veniva assorbita dal gas, ma invece di essere assorbita esattamente nel punto giusto dello spettro che indicherebbe il carbonio, l’ombra si spostava sempre più lontano ad ogni nuova occhiata a SBS 1408+544.

Wheatley ha spiegato: “Questo spostamento ci dice che il gas si sta muovendo sempre più velocemente. Il vento sta accelerando perché è spinto dalle radiazioni espulse dal disco di accrescimento”.

Gli scienziati, incluso Grier, hanno suggerito di aver già osservato venti in accelerazione dai dischi di accrescimento del buco nero, ma questo non era ancora stato supportato da dati provenienti da più di poche osservazioni. I nuovi risultati provengono da circa 130 osservazioni di SBS 1408+544 effettuate nell’arco di quasi un decennio, che hanno permesso al team di identificare in modo solido l’aumento di velocità con elevata sicurezza.

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L’influenza dei venti dei buchi neri sull’evoluzione galattica

I venti che spingono il gas fuori dal quasar interessano gli astronomi poiché essi rappresentano un modo in cui i buchi neri supermassicci potrebbero influenzare l’evoluzione delle galassie che li circondano.

Wheatley ha affermato: “Se sono sufficientemente energetici, i venti potrebbero viaggiare fino alla galassia ospite, dove potrebbero avere un impatto significativo”.

A seconda delle circostanze, i venti di un quasar potrebbero fornire una pressione che comprime il gas e accelera la nascita di una stella nella galassia che la ospita. Oppure potrebbe spazzare via quel carburante e impedire la formazione di una potenziale stella.

Grier, sostenuto dalla National Science Foundation, ha concluso: “Nonostante le loro enormi dimensioni, i buchi neri supermassicci risultano minuscoli in confronto alle galassie che li ospitano. Tuttavia, questo non preclude la possibilità di una comunicazione tra di essi. Anzi, questo meccanismo di ‘dialogo’ rappresenta un fattore chiave da considerare quando si modellano gli effetti di tali buchi neri”.

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