Illustrazione della galassia chiamata CQ4479. Il buco nero estremamente attivo al centro della galassia sta consumando materiale così velocemente che il materiale è incandescente mentre ruota nel centro del buco nero, formando un quasar luminoso. I quasar creano un'energia intensa che si pensava avrebbe fermato la nascita di tutte le stelle e portato un colpo letale alla crescita di una galassia. Ma SOFIA ha scoperto che la galassia CQ4479 sta sopravvivendo a queste forze mostruose, trattenendo abbastanza gas freddo, mostrato intorno ai bordi in marrone, per far nascere circa 100 stelle grandi come il Sole all'anno, mostrato in blu. La scoperta sta inducendo gli scienziati a ripensare alle loro teorie sull'evoluzione galattica. Credito:NASA/ Daniel Rutter
Si pensa che i buchi neri divorino così tanto materiale circostante da porre fine alla vita della loro galassia ospite. In questo processo creano un oggetto altamente energetico chiamato quasar che in precedenza si pensava fermasse la nascita delle stelle. Ora i ricercatori hanno scoperto una galassia che sopravvive alle voraci forze di un quasar continuando a generare nuove stelle, circa 100 stelle delle dimensioni del Sole all'anno.
La scoperta fatta dall'Osservatorio Stratosferico per l'Astronomia all'Infrarosso (SOFIA) può spiegare come si siano formate galassie massicce anche se l'Universo è dominato da galassie che non formano più stelle. I risultati sono pubblicati nel Giornale Astrofisico .
"Questo ci mostra che la crescita dei buchi neri attivi non ferma la nascita delle stelle istantaneamente, che va contro tutte le attuali previsioni scientifiche, " ha detto Allison Kirkpatrick, assistente professore presso l'Università del Kansas a Lawrence Kansas e coautore dello studio. "Ci sta facendo ripensare alle nostre teorie su come si evolvono le galassie".
SOFIA, un progetto congiunto della NASA e del Centro aerospaziale tedesco, DLR, studiato una galassia estremamente lontana, situato a più di 5,25 miliardi di anni luce di distanza chiamato CQ4479. Al suo interno c'è un tipo speciale di quasar che è stato recentemente scoperto da Kirkpatrick chiamato "quasar freddo". In questo tipo di quasar, il buco nero attivo sta ancora banchettando con il materiale della sua galassia ospite, ma l'intensa energia del quasar non ha devastato tutto il gas freddo, così le stelle possono continuare a formarsi e la galassia continua a vivere. Questa è la prima volta che i ricercatori danno uno sguardo dettagliato a un quasar freddo, misurare direttamente la crescita del buco nero, tasso di natalità stellare, e quanto gas freddo rimane per alimentare la galassia.
"Siamo rimasti sorpresi di vedere un'altra galassia stravagante che sfida le teorie attuali, "ha detto Kevin Cooke, ricercatore post-dottorato presso l'Università del Kansas a Lawrence, Kansas, e autore principale di questo studio. "Se questa crescita in tandem continua, sia il buco nero che le stelle che lo circondano triplicherebbero di dimensioni prima che la galassia raggiunga la fine della sua vita".
Essendo uno degli oggetti più luminosi e distanti dell'universo, quasar, o "radiosorgenti quasi stellari, " sono notoriamente difficili da osservare, perché spesso eclissano tutto ciò che li circonda. Si formano quando un buco nero particolarmente attivo consuma enormi quantità di materiale dalla sua galassia circostante, creando forti forze gravitazionali. Man mano che sempre più materiale ruota sempre più velocemente verso il centro del buco nero, il materiale si riscalda e si illumina intensamente. Un quasar produce così tanta energia che spesso eclissa tutto ciò che lo circonda, accecanti tentativi di osservare la sua galassia ospite. Le teorie attuali prevedono che questa energia riscaldi o espelle il gas freddo necessario per creare le stelle, fermare la nascita delle stelle e dare un colpo mortale alla crescita di una galassia. Ma SOFIA rivela, che c'è un periodo relativamente breve in cui la nascita della stella della galassia può continuare mentre la festa del buco nero continua ad alimentare le potenti forze del quasar.
Piuttosto che osservare direttamente le stelle appena nate, SOFIA ha utilizzato il suo telescopio da 9 piedi per rilevare la luce infrarossa che si irradia dalla polvere riscaldata dal processo di formazione stellare. Utilizzando i dati raccolti da High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus di SOFIA, o strumento HAWC+, gli scienziati sono stati in grado di stimare la quantità di formazione stellare negli ultimi 100 milioni di anni.
"SOFIA ci permette di vedere in questa breve finestra temporale in cui i due processi possono coesistere, " ha detto Cooke. "È l'unico telescopio in grado di studiare la nascita delle stelle in questa galassia senza essere sopraffatto dal quasar intensamente luminoso."
La breve finestra di crescita congiunta del buco nero e della stella rappresenta una fase iniziale nella morte di una galassia, in cui la galassia non ha ancora ceduto agli effetti devastanti del quasar. È necessaria una ricerca continua con SOFIA per sapere se molte altre galassie attraversano uno stadio simile con la crescita congiunta di buchi neri e stelle prima di raggiungere infine la fine della vita. Osservazioni future con il James Webb Space Telescope, il cui lancio è previsto per il 2021, scoprirebbe come i quasar influenzano la forma complessiva delle loro galassie ospiti.
