Fusioni Minori per Dare lo Sprint a Buchi Neri Supermassicci

Analizzando immagini della galassia M77, famosa per il suo nucleo attivo che rilascia enormi quantità di energia, gli astronomi hanno individuato evidenze di una fusione con una piccola galassia avvenuta miliardi di anni fa, una scoperta che sottolinea l’importanza delle fusioni minori per l’origine dei nuclei galattici attivi.

La galassia Messier 77, situata a 47 milioni di anni luce dalla Terra, è ben nota per il suo nucleo superattivo che rilascia enormi quantità di energia in tutto lo spettro elettromagnetico, dai raggi X alle onde radio. Ma, a dispetto di questo cuore estremamente vivace, la galassia ha l’aspetto di una normale, tranquilla spirale. Gli astronomi ritengono che un antico evento catastrofico in cui sarebbe coinvolto un buco nero potrebbe aver fatto sì che il nucleo si risvegliasse.

Per testare l’ipotesi sul fenomeno in base al quale la regione centrale di M77 emetta massicce quantità di radiazione, un team di ricercatori del National Astronomical Observatory of Japan e dell’Open University of Japan ha utilizzato il telescopio Subaru, ricavando un’immagine profonda della galassia, che rivela evidenze di una fusione minore avvenuta miliardi di anni fa. La scoperta fornisce una prova fondamentale sul fatto che le fusioni minori possano dare origine a nuclei galattici attivi.

Le galassie attive sono tra gli oggetti più luminosi dell’Universo ed emettono luce nella maggior parte delle lunghezze d’onda, dai raggi gamma ai raggi X fino alle microonde e onde radio. Messier 77 viene classificata come Galassia di Seifert di Tipo II, ed è caratterizzata dall’essere particolarmente luminosa negli infrarossi.
Questa luminosità eccezionale è provocata dall’intensa radiazione prodotta da un motore centrale, il disco di accrescimento che circonda un buco nero supermassiccio. Il materiale in caduta nel buco nero viene compresso e riscaldato fino a temperature eccezionali, facendo sì che irradi una possente quantità di energia. La massa stimata del buco nero di M77 è di circa 10 milioni di masse solari.

Nel 1999 Yoshiaki Taniguchi, a guida dello studio attuale, pubblicò un articolo sui meccanismi alla base del nucleo galattico attivo delle galassie di Seyfert come M77, focalizzandosi sul fatto che un evento passato, una fusione minore in cui la galassia ospite divora una sua galassia satellite, potrebbe essere la chiave per attivare il nucleo di Seyfert. Di solito un evento di fusione minore distrugge semplicemente una galassia satellite di piccola massa. I detriti risultanti vengono assorbiti nel disco della galassia ospite più massiccia prima ancora di avvicinarsi al suo centro. Pertanto una fusione del genere non era stata presa in considerazione come fattore di innesco per l’attività del nucleo. “Tuttavia la situazione potrebbe essere totalmente differente se la galassia satellite ospitasse un buco nero supermassiccio più piccolo nel suo centro”, suggerisce Taniguchi, “perché il buco nero non può essere distrutto. Se esiste, potrebbe sprofondare nel centro della galassia ospite”.

Il buco nero supermassiccio proveniente dalla galassia satellite creerebbe una perturbazione nel disco gassoso in rotazione attorno al buco nero supermassiccio della galassia principale. “Questo deve essere il principale meccanismo di attivazione dei nuclei attivi di Seyfert”, ritiene Taniguchi. “Questa ipotesi può chiarire il mistero circa la morfologia delle galassie di Seyfert”. Recenti progressi nelle tecniche osservative permettono la rilevazione di strutture estremamente deboli attorno alle galassie, come anelli o detriti dovuti probabilmente a interazioni dinamiche con galassie satelliti. Le simulazioni dimostrano che deboli evidenze di una fusione minore avvenuta nel passato possono rimanere evidenti vari miliardi di anni dopo l’evento distruttivo.

Il team ha identificato varie strutture al di fuori del disco luminoso della galassia, la gran parte delle quali non erano state osservate in precedenza. Secondo i ricercatori queste formazioni costituiscono la prova che M77 ha divorato una sua galassia satellite vari miliardi di anni fa: la scoperta rivela il violento passato della galassia dall’aspetto altrimenti normale. Il team estenderà lo studio ad altre galassie di Seyfert utilizzando il telescopio Subaru. Masafumi Yagi, a guida della prossima fase del progetto, conclude: “Scopriremo sempre più evidenze di fusioni di galassie satelliti attorno a galassie di Seyfert. Ci aspettiamo che il progetto possa fornire informazioni essenziali per ottenere un quadro unitario del meccanismo di innesco dei nuclei galattici attivi”.
[ Barbara Bubbi ]

https://phys.org/news/2017-10-minor-merger-supermassive-black-hole.html

Credit: ESO