Da sempre, gli astronomi stanno cercando di capire come mai le galassie giovani, dette starburst cioè quelle che stanno formando rapidamente nuove stelle ad un ritmo almeno 100 volte superiore rispetto alla Via Lattea, arrestano quei processi di formazione stellare per entrare a far parte di una categoria che gli scienziati chiamano “quelle rosse e inattive”. In genere, le galassie starburst derivano dalla fusione o dall’incontro ravvicinato di due galassie. In precedenza, alcune osservazioni di queste galassie hanno rivelato getti di gas verso l’esterno che si propagano con velocità dell’ordine di 3 milioni di chilometri all’ora. Ma agli astronomi mancava la prova diretta di ciò che espelle il gas, l’ingrediente fondamentale per la creazione di nuove stelle. Ora un gruppo di ricercatori, guidati da Gregory Rudnick dell’University of Kansas, ritengono di aver trovato alcune risposte al perchè le galassie giovani e compatte diventano una sorta di “rovine galattiche”. Grazie ad una serie di osservazioni condotte con i telescopi spaziali Hubble e Chandra, gli astronomi hanno trovato che l’energia prodotta dagli stessi processi di formazione stellare crea una mancanza di gas all’interno delle galassie starbust determinando perciò un arresto alla formazione di nuove stelle. I risultati di questo studio sono stati pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
L’immagine composita della galassia starburst M82 mostra in blu i dati di Chandra, in verde e arancione i dati di Hubble e i dati di Spitzer in rosso. Il riquadro è la foto di Chandra dove si evidenzia la regione centrale della galassia che contiene due sorgenti di raggi-X molto luminose. Credit: Inset: X-ray: NASA/CXC/Tsinghua Univ./H. Feng et al.; Full-field: X-ray: NASA/CXC/JHU/D.Strickland; Optical: NASA/ESA/STScI/AURA/The Hubble Heritage Team; IR: NASA/JPL-Caltech/Univ. of AZ/C. Engelbracht
Una serie di dati ottenuti con l’osservatorio per raggi-X Chandra e dal satellite XMM-Newton evidenziano il fatto che due buchi neri di ‘medio formato’ si trovano molto vicini in prossimità delle regioni centrali di una galassia starburst, M82, che si trova a circa 12 milioni di anni-luce. Questi due buchi neri “sopravvissuti” possono essere considerati come esempio di evoluzione dei buchi neri di massa superiore nei nuclei galattici, inclusa anche la nostra Via Lattea.
E’ noto che esistono due classi distinte di buchi neri: quelli di tipo stellare, che possono raggiungere fino a circa dieci volte la massa del Sole, e quelli cosiddetti supermassicci che si trovano nei nuclei delle galassie attive e le cui masse vanno da centinaia di migliaia fino a miliardi di volte la massa solare. Una delle domande a cui dare ancora una risposta è la seguente: cosa succede ai buchi neri che hanno masse intermedie alle due classi? Un possibile meccanismo che spiega la formazione dei buchi neri si basa su un processo di reazione a catena che vede coinvolte le collisioni di stelle negli ammassi stellari compatti, che producono stelle massicce che successivamente collasseranno per formare i buchi neri. Gli ammassi stellari si addensano verso le regioni centrali della galassia dove i buchi neri di massa intermedia fondono per dar luogo ad un oggetto supermassiccio. In questo scenario, gli ammassi che non sono abbastanza massicci o vicini al centro della galassia potrebbero, per così dire, sopravvivere così come alcuni buchi neri che essi contengono. L’evidenza relativa alla presenza di questi due buchi neri “sopravvissuti” proviene dall’analisi dell’emissione di raggi-X, che è variabile nel tempo, e dalla loro luminosità e dai spettri nella banda sempre dei raggi-X. Per uno di questi due buchi neri, i dati indicano una variabilità tipica dei buchi neri stellari che sono presenti nella Via Lattea. Utilizzando questi dati e i modelli, gli astronomi stimano una massa tra 12.000 e 43.000 volte la massa solare, sufficiente per produrre una radiazione di alta energia al punto da spazzare via il gas circostante. Il buco nero si trova a circa 300 anni-luce dal centro galattico in M82. Il secondo buco nero, che si trova invece a circa 600 anni-luce rispetto al centro della galassia, è stato osservato sia da Chandra che da XMM-Newton. L’emissione periodica di raggi-X è dominata da un disco di accrescimento costituito da gas caldo e i dati relativi alla sua massa indicano che si tratta di un buco nero candidato per essere di massa intermedia. I miglior modello applicato ai dati implica una massa tra 200 e 800 volte la massa solare e suggerisce il fatto che lo stesso buco nero è stato prodotto dai processi di collisioni stellari nell’ammasso stellare.
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