Evoluzione Galattica e Nutrimento dei Buchi Neri

Un nuovo studio pubblicato su Nature Astronomy e basato su osservazioni a raggi X e nell’infrarosso indaga sul materiale che oscura i centri compatti e brillanti delle galassie attive, in cui un buco nero supermassiccio divora avidamente gas e polveri, individuando connessioni con l’evoluzione delle galassie stesse.

Si ritiene che i buchi neri giochino un ruolo fondamentale nell’evoluzione delle galassie durante la fase in cui sono attivi e consumano materiale presente nella galassia stessa. In questa fase la galassia ospita un nucleo galattico attivo (active galactic nucleus, AGN) e l’effetto che questa attività produce nella galassia è noto come feedback da AGN. Ad esempio il nucleo galattico attivo può divorare, distruggere, consumare e rimuovere il gas disponibile per formare nuove stelle, arrestando lo sviluppo della galassia. È necessario includere questo processo di feedback nei modelli realizzati per spiegare il comportamento delle galassie massicce osservate.

Studiare direttamente l’influenza del nucleo attivo sull’evoluzione galattica è una sfida a causa delle complesse e differenti scale spaziali e temporali coinvolte nei due processi. La galassie massicce ospitano buchi neri supermassicci estremamente compatti di milioni o anche miliardi di masse solari nei loro nuclei. Si stima che le fasi di attività del nucleo galattico, in cui il temibile buco nero ingoia avidamente materiale, durino per un breve periodo di tempo, tra 1 e 100 milioni di anni, laddove i processi di evoluzione galattica hanno una durata temporale molto più lunga.

“Per studiare la connessione tra AGN e galassia ospite abbiamo bisogno di osservare il nucleo delle galassie, in cui si trova il materiale che collega le due realtà. Questo materiale consiste principalmente di gas e polvere, che vengono studiati normalmente negli infrarossi e nella banda radio”, spiega Claudio Ricci della Universidad Católica de Chile.

“Sappiamo che questo materiale al centro delle galassie attive è molto più complesso e dinamico di quanto si potesse pensare pochi anni fa. È molto compatto, formato da gas e nubi di polvere in orbita attorno al buco nero e le sue proprietà dipendono dalla luminosità del nucleo galattico attivo e dal tasso di accrescimento. Tuttavia non è una struttura isolata, ma sembra sia connessa con la galassia attraverso flussi di gas in ingresso e in uscita, che fluiscono come se facessero parte di un ciclo. Questi flussi gassosi mantengono nutrito il buco nero e regolano la nascita di nuove stelle nella galassia”, continua Cristina Ramos Almeida, ricercatrice all’Instituto de Astrofísica de Canarias. Recentemente il telescopio ALMA ha immortalato il materiale oscurante presente nel nucleo di una galassia attiva per la prima volta.

ALMA opera nel millimetrico e nel submillimetrico, il che permette di tracciare polvere e gas più freddi che circondano il buco nero. Nel caso della galassia NGC 1068 ALMA ha dimostrato che questo materiale è distribuito in una struttura a forma di disco molto compatta e che in aggiunta alla regolare rotazione del disco sono presenti moti non circolari collegati a gas ad alta velocità che defluisce dal nucleo galattico. “Nel corso del prossimo decennio la nuova generazione di strumenti a infrarossi e raggi X contribuirà notevolmente alla nostra comprensione della struttura e delle proprietà fisiche del materiale presente nei nuclei galattici”, conclude Claudio Ricci.
[ Barbara Bubbi ]

https://phys.org/news/2017-09-material-obscures-supermassive-black-holes.html
Credit: NASA/JPL-Caltech.