La galassia ultraluminosa Arp220. Uno studio sui potenti deflussi di gas molecolare in questi oggetti, usando le linee del lontano infrarosso della molecola OH, scopre che possono espellere fino a mille masse solari all'anno. Credito:NASA, ESA, e il Team Hubble
Le galassie si evolvono nel corso di miliardi di anni in parte attraverso l'attività di formazione stellare e i loro buchi neri nucleari supermassicci, e anche da fusioni con altre galassie. Alcune caratteristiche delle galassie, in particolare le forti correlazioni riscontrate tra la massa del buco nero centrale e proprietà come la struttura della velocità delle galassie o la luminosità, implicano una connessione fondamentale tra la crescita del buco nero nucleare e l'assemblaggio di stelle su scala globale. Ci si aspetta quindi che un qualche tipo di feedback spieghi queste strette correlazioni, e gli astronomi hanno lavorato per identificarlo e studiarlo. Un suggerimento importante per il feedback è la presenza di gas caldo in uscita, alimentato da nuove stelle ma che impoverrebbe la galassia della materia prima necessaria per creare nuove stelle, e/o per aumentare la massa del buco nero.
Negli anni '90, l'Infrared Space Observatory (ISO) ha rilevato prove di gas caldo nelle galassie luminose, la molecola OH, e il recente Herschel Space Observatory ha seguito quelle rilevazioni con osservazioni risolte in velocità di sei delle prominenti linee del lontano infrarosso OH. CfA astronomi Eduardo Gonzalez-Alfonso, Matt Ashby, e Howard Smith ha guidato un team di scienziati riducendo e modellando le quattro linee forti in quattordici galassie infrarosse ultraluminose (ULIRG). L'insieme delle linee OH degli ULIRG è notevole in quanto appaiono a volte in assorbimento, a volte in emissione, e talvolta con un po' di entrambi a seconda della particolare linea e componente di velocità. Molte di queste caratteristiche spettrali sono caratteristiche del gas che si muove in un deflusso, e il team ha sviluppato un modello di trasferimento radiativo per dedurre la geometria e la cinematica del gas che scorre dalle forme complesse delle linee.
Gli scienziati riferiscono che ci sono davvero potenti deflussi in questi ULIRG, alcuni con più di mille masse solari all'anno e la potenza di cento miliardi di soli (una piccola percentuale dell'energia luminosa totale della galassia). Il tempo tipico che impiegherebbe questo gas per essere espulso dalla galassia è solo poche centinaia di milioni di anni, e gli astronomi concludono che i deflussi devono avvenire in modo irregolare (non continuo), e sono probabilmente legati all'altrettanto casuale attività di flaring del buco nero centrale, che a sua volta può essere collegato ai moti del gas indotti dalle fusioni di galassie.