Un intero ammasso galattico influenzato dall’attività di un buco nero supermassiccio


Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta uno studio su un buco nero supermassiccio nell’ammasso galattico SPT-CLJ0528-5300 o semplicemente SPT-0528 che ha avuto un’attività esplosiva fuori dal normale. Un team di ricercatori ha usato in particolare l’Osservatorio per i raggi X Chandra della NASA per studiare quell’attività scoprendo che i materiali spinti via hanno creato due enormi cavità a 180° l’una dall’altra. Misurando volume e pressione del gas spostato e calcolando l’età delle cavità è stato possibile stimare l’energia di quell’attività in oltre 1054 joule, la più elevata finora scoperta in un ammasso distante. Potrebbe essere la causa della scarsa formazione stellare in ammassi come questo.

I buchi neri supermassicci possono essere molto attivi quando sono circondati da grosse quantità di materiali che vengono inghiottiti in genere lentamente ma a volte in “pasti” notevoli. Quando ciò succede, i materiali che si avvicinano al buco nero si riscaldano notevolmente emettendo forti radiazioni elettromagnetiche in quello che viene chiamato nucleo galattico attivo. Parte di quei materiali viene espulsa in due getti in corrispondenza dei poli del buco nero che generano un’ulteriore attività perché la loro velocità si avvicina a quella della luce. Un nucleo galattico attivo particolarmente energetico può influenzare non solo la galassia che lo ospita ma anche quelle vicine che fanno parte dello stesso ammasso galattico.

Distante circa 6,7 miliardi di anni luce dalla Terra, SPT-0528 è un ammasso galattico influenzato dal buco nero supermassicco ospitato dalla galassia al suo centro. In quel caso, i getti di materiali hanno creato due enormi cavità a 180° l’una dall’altra nel corso di un periodo di attività esplosiva. Questi oggetti davvero estremi che in certi casi possono avere masse miliardi di volte quella del Sole possono avere periodi in cui divorano il gas che li circonda e altri periodi di attività violenta in cui si comportano come quello oggetto di questo studio. Michael Calzadilla del MIT, uno degli autori di questo studio, l’ha definita un’attività estrema.

Le osservazioni dell’ammasso galattico SPT-0528 sono state condotte in particolare con l’Osservatorio per i raggi X Chandra ma onde radio provenienti dal buco nero supermassiccio sono state rilevate nel 2015 e 2016 dal radiotelescopio ATCA (Australia Telescope Compact Array). I dati raccolti in particolare sulla galassia centrale dell’ammasso, quella che contiene il nucleo galattico attivo, hanno permesso di calcolare l’energia di quell’attività esplosiva in oltre 1054 joule, facendone la più potente di un buco nero supermassiccio osservata in un ammasso galattico distante. L’immagine (Cortesia Michael Calzadilla et al. Tutti i diritti riservati) mostra le cavità osservate con Chandra ai raggi X sovraimposte a un’immagine a frequenze ottiche catturata con il telescopio spaziale Hubble.

Una tale attività influenza le varie galassie che formano l’ammasso SPT-0528 rendendo questo tipo di studio interessante per comprenderne le ramificazioni. Grazie agli strumenti di ultima generazione è stato possibile studiare l’influenza di parecchi buchi neri supermassicci ma è ancora difficile capire esattamente quali attività favoriscano la formazione stellare e quali invece la inibiscano. Secondo vecchie teorie il gas negli ammassi galattici si raffredda e può quindi formare molte stelle ma le osservazioni mostrano che il gas negli ammassi si raffredda meno del previsto. L’attività dei buchi neri supermassicci potrebbe prevenire un raffreddamento del gas sufficiente a innescare la formazione stellare.

Il dottor Michael McDonald del MIT, un altro autore dello studio, ha paragonato questo processo a un termostato in cui c’è un equilibrio tra il raffreddamento del gas nelle galassie e il gas caldo rilasciato dai buchi neri. Generalmente ciò mantiene una certa stabilità nella temperatura delle galassie e perfino di interi ammassi ma in SPT-0528 l’attività è tale che il termostato non funziona.

Le diverse situazioni, con diverse fasi di attività osservate in diverse galassie o ammassi galattici, stanno aiutando a capire i processi di evoluzione delle galassie e in particolare l’influenza dei buchi neri supermassicci sulla formazione stellare. SPT-0528 è un caso estremo anche per i nuclei galattici attivi e per questo motivo i suoi effetti sono più facili da capire.

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