Utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per osservare una galassia attiva con un forte deflusso di gas ionizzato dal centro galattico, un team guidato dal Dr. Yoshiki Toba dell'Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA, Taiwan) ha ottenuto un risultato che ha reso gli astronomi ancora più perplessi:il team ha chiaramente rilevato monossido di carbonio (CO) gas associato al disco galattico, tuttavia hanno anche scoperto che il gas CO che si deposita nella galassia non è influenzato dal forte deflusso di gas ionizzato lanciato dal centro galattico.

Secondo uno scenario popolare che spiega la formazione e l'evoluzione delle galassie e dei buchi neri supermassicci, la radiazione proveniente dai centri galattici, dove si trovano i buchi neri supermassicci, può influenzare significativamente il gas molecolare (come la CO) e le attività di formazione stellare delle galassie. Con un risultato ALMA che mostra che il deflusso di gas ionizzato guidato dal buco nero supermassiccio non influenza necessariamente la sua galassia ospite, "ha reso più sconcertante la coevoluzione delle galassie e dei buchi neri supermassicci, "Spiega Yoshiki, "Il prossimo passo è esaminare più dati su questo tipo di galassie. Questo è fondamentale per comprendere il quadro completo della formazione e dell'evoluzione delle galassie e dei buchi neri supermassicci".

Rispondere alla domanda "Come si sono formate ed evolute le galassie durante i 13,8 miliardi di anni di storia dell'universo?" è stato uno dei problemi principali dell'astronomia moderna. Gli studi hanno già rivelato che quasi tutte le galassie massicce ospitano un buco nero supermassiccio al loro centro. Nelle recenti scoperte, gli studi hanno inoltre rivelato che le masse dei buchi neri sono strettamente correlate a quelle delle loro galassie ospiti. Questa correlazione suggerisce che i buchi neri supermassicci e le loro galassie ospiti si sono evoluti insieme e hanno interagito strettamente tra loro mentre crescono, nota anche come coevoluzione delle galassie e dei buchi neri supermassicci.

Il deflusso di gas guidato da un buco nero supermassiccio al centro galattico è recentemente diventato al centro dell'attenzione in quanto probabilmente sta giocando un ruolo chiave nella coevoluzione di galassie e buchi neri. Un'idea ampiamente accettata ha descritto questo fenomeno come:la forte radiazione dal centro galattico in cui si trova il buco nero supermassiccio ionizza il gas circostante e colpisce anche il gas molecolare che è l'ingrediente della formazione stellare; la forte radiazione attiva o sopprime la formazione stellare delle galassie. Però, "noi astronomi non capiamo la reale relazione tra l'attività dei buchi neri supermassicci e la formazione stellare nelle galassie, "dice Tohru Nagao, Professore all'Università di Ehime. "Perciò, molti astronomi inclusi noi sono ansiosi di osservare la scena reale dell'interazione tra il deflusso nucleare e le attività di formazione stellare, per aver svelato il mistero della coevoluzione».

Il team si è concentrato su un particolare tipo di oggetti chiamato Dust-Obscured Galaxy (DOG) che ha una caratteristica di spicco:nonostante sia molto debole alla luce visibile, è molto luminoso nell'infrarosso. (Figura 1).

Gli astronomi credono che i DOG ospitino buchi neri supermassicci in crescita attiva nei loro nuclei. In particolare, un CANE (WISE1029+0501, di seguito WISE1029) sta emettendo gas ionizzato dalla forte radiazione dal suo buco nero supermassiccio. WISE1029 è noto come un caso estremo in termini di deflusso di gas ionizzato, e questo particolare fattore ha motivato i ricercatori a vedere cosa succede al suo gas molecolare.

Sfruttando l'eccezionale sensibilità di ALMA, che è eccellente nello studio delle proprietà dei gas molecolari e delle attività di formazione stellare nelle galassie, il team ha condotto la propria ricerca osservando la CO e la polvere fredda della galassia WISE1029 (Figura 2). Dopo un'analisi dettagliata, sorprendentemente hanno trovato, non vi è alcun segno di significativo deflusso di gas molecolare. Per di più, l'attività di formazione stellare non è né attivata né soppressa. Ciò indica che un forte deflusso di gas ionizzato lanciato dal buco nero supermassiccio in WISE1029 non influisce in modo significativo sul gas molecolare circostante né sulla formazione stellare.

Ci sono stati molti rapporti che affermano che il deflusso di gas ionizzato guidato dal potere di accrescimento di un buco nero supermassiccio ha un grande impatto sul gas molecolare circostante. Però, è un caso molto raro che non ci sia una stretta interazione tra gas ionizzato e molecolare come i ricercatori stanno riportando questa volta. Il risultato di Yoshiki e del team suggerisce che la radiazione di un buco nero supermassiccio non influenza sempre il gas molecolare e la formazione stellare della sua galassia ospite.

Mentre il loro risultato sta rendendo più sconcertante la coevoluzione delle galassie e dei buchi neri supermassicci, Yoshiki e il suo team sono entusiasti di rivelare il quadro completo dello scenario. Lui dice, "La comprensione di tale coevoluzione è cruciale per l'astronomia. Raccogliendo dati statistici su questo tipo di galassie e proseguendo in ulteriori osservazioni di follow-up utilizzando ALMA, speriamo di svelare la verità".

Questi risultati di osservazione sono stati pubblicati come Toba et al. "Nessun segno di un forte deflusso di gas molecolare in una galassia oscurata dalla polvere luminosa agli infrarossi con un forte deflusso di gas ionizzato" nel Giornale Astrofisico nel dicembre 2017.