agn

La formazione stellare nelle galassie attive

La radiosorgente brillante 3C 219. L’oggetto al centro dell’immagine (color blu) è il suo nucleo attivo che viene alimentato dall’attività del buco nero supermassiccio. In rosso è mostrata l’emissione radio estesa. Le osservazioni in banda infrarossa di un campione completo di oggetti simili, che hanno un’età di circa 7 miliardi di anni, indicano che l’attività nucleare domina la luminosità della galassia, sebbene la formazione stellare sia attiva. Credit: NRAO and Parijskij et al.

Un gruppo di astronomi del Center for Astrophysics (CfA) di Harvard, ha utilizzato il telescopio spaziale Herschel per analizzare l’emissione infrarossa di 64 sorgenti radio/X brillanti che hanno un nucleo attivo e una massa stellare pari a più di 100 miliardi di masse solari. Lo scopo era quello di determinare quanta luminosità osservata in queste galassie è dovuta all’attività del nucleo attivo rispetto a quella causata dai processi di formazione stellare. La radiazione infrarossa è emessa dalla polvere che viene riscaldata da questi due processi e i dettagli dell’emissione, come ad esempio la sua temperatura tipica, possono fornire delle indicazioni importanti sui contributi relativi ai due processi.

Quasi tutte le galassie ospitano un buco nero supermassiccio che risiede nei loro nuclei, una delle scoperte più importanti e affascinanti dell’astronomia moderna. L’evoluzione di un buco nero supermassiccio è dovuta all’accrescimento di materia, un processo che non rimane invisibile in quanto genera una enorme quantità di energia. Durante la fase di maggiore attività, l’oggetto viene chiamato nucleo galattico attivo o AGN (Active Galactic Nucleus). Anche se c’è una differenza di un fattore circa un miliardo in termini di scala relativa alla dimensione fisica del disco di accrescimento e della sua galassia ospite, le due sono strettamente correlate, il che suggerisce l’esistenza di una sorta di “connessione” tra l’evoluzione del buco nero e quella della galassia. Studiare perciò quali sono i meccanismi che danno luogo a questa correlazione e come essi influenzino l’evoluzione della galassia, in particolare i processi di formazione stellare, è di fondamentale importanza per comprendere la formazione e l’evoluzione delle galassie. Nonostante non siano completamente noti i dettagli di questi fenomeni astrofisici, si ritiene che la massima attività che ha caratterizzato questi processi sia avvenuta quando l’Universo aveva qualche miliardo di anni dopo il Big Bang.

I ricercatori hanno selezionato un campione completo, costituito da una classe ben definita di oggetti che hanno un’età pari a 7 miliardi di anni, tra cui i quasar più brillanti. Inoltre, tutti gli oggetti del campione esibiscono getti relativistici che emergono dall’AGN in direzione perpendicolare al disco di accrescimento propagandosi nello spazio per centinaia o migliaia di anni-luce. Gli astronomi concludono che il tasso di formazione stellare presente in questi “mostri del cielo” è dell’ordine di centinaia di masse solari all’anno, un risultato che scarta l’ipotesi in base alla quale l’intensa radiazione proveniente dal nucleo galattico attivo potrà spegnere in qualche modo la formazione stellare. Dunque, qualsiasi siano i dettagli relativi ai meccanismi di correlazione che riguardano l’evoluzione del buco nero e quella della galassia, di certo è che esse non elimineranno la formazione stellare. Ad ogni modo, anche se i processi di formazione stellare sono in corso, gran parte della luminosità è dovuta all’AGN, anche durante i periodi in cui la formazione stellare è più attiva. I risultati di questo studio, pubblicati su Astronomy & Astrophysics, sono significativi in quanto possono spiegare le principali differenze osservative tra le galassie di questo studio semplicemente considerando gli effetti geometrici relativi all’orientamento del disco di accrescimento rispetto alla linea di vista (in particolare le grandi strutture radio a doppi lobi vengono osservate di taglio mentre i quasar sono osservati più frontalmente).

CfA: Star Formation Near Supermassive Black Holes

arXiv: Star formation in z>1 3CR host galaxies as seen by Herschel