Cristina Ramos Almeida, ricercatore presso IAC, e Claudio Ricci, dall'Istituto di Astronomia dell'Universidad Católica de Chile, hanno pubblicato una recensione in Astronomia della natura sul materiale che oscura i nuclei galattici attivi ottenuti dalle osservazioni all'infrarosso e ai raggi X.

I buchi neri sembrano svolgere un ruolo fondamentale nel modo in cui le galassie si evolvono durante una fase in cui sono attive e consumano materiale proveniente dalla galassia stessa. Durante questa fase, la galassia ospita un nucleo galattico attivo (AGN), e l'effetto che questa attività nucleare produce nella galassia è noto come feedback AGN. Ad esempio, l'AGN può riscaldare, disgregare, consumare e rimuovere il gas disponibile per formare nuove stelle, impedendo un'ulteriore crescita della galassia. Il feedback dell'AGN è ora richiesto dalle simulazioni della formazione delle galassie per spiegare le osservazioni di galassie massicce a distanze cosmologiche. "Se il feedback AGN non viene preso in considerazione nelle simulazioni, " spiega Cristina Ramos, "il numero previsto di galassie massicce quando l'universo era più giovane è molto più alto di quelli osservati".

Lo studio diretto dell'influenza dell'attività nucleare sull'evoluzione delle galassie è impegnativo a causa delle diverse scale spaziali e temporali coinvolte nei due processi. Le enormi galassie ospitano buchi neri supermassicci estremamente compatti di milioni o addirittura miliardi di masse solari nei loro nuclei. Si stima che le fasi dell'attività nucleare durino per un breve periodo di tempo, tra 1 e 100 milioni di anni, considerando che i processi di evoluzione delle galassie, come la crescita del rigonfiamento o la formazione di barre, durare molto di più. "Per studiare la connessione tra l'AGN e la galassia ospite, dobbiamo guardare il nucleo delle galassie, dove si trova il materiale che li lega. Questo materiale è costituito principalmente da gas e polvere, che sono normalmente studiati nella banda dell'infrarosso e dei raggi X, " spiega Claudio Ricci.

Gli astrofisici offrono una visione completa dell'attuale comprensione derivata dagli studi a infrarossi e raggi X. Questi sono notevolmente migliorati nell'ultimo decennio grazie a strutture osservative come CanariCam sul Gran Telescopio CANARIAS (GTC), situato presso l'Osservatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma) e il Very Large Array Interferometer (VLTI) nel campo dell'infrarosso, così come i satelliti a raggi X come NuSTAR, Swift/BAT e Suzaku.

Cristina Ramos dice, "Ora sappiamo che questo materiale nucleare è più complesso e dinamico di quanto pensassimo alcuni anni fa:è molto compatto, formato da gas e nubi polverose in orbita attorno al buco nero, e le sue proprietà dipendono dalla luminosità e dalla velocità di accrescimento dell'AGN. Inoltre, non è una struttura isolata, ma appare connesso con la galassia tramite deflussi e afflussi di gas, come flussi di materiale che scorrono come parte di un ciclo. Questo ciclo di flusso di gas continua ad alimentare il buco nero e regola la formazione di nuove stelle nella galassia".

Recentemente, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) ha ripreso per la prima volta il materiale oscurante nucleare in una galassia attiva. ALMA opera nella gamma millimetrica e sub-millimetrica, e quest'ultimo traccia la polvere e il gas più freddi che circondano l'AGN. Nel caso della galassia NGC 1068, ALMA ha dimostrato che questo materiale è distribuito in una forma molto compatta simile a un disco di 7-10 parsec (pc) di diametro, e oltre alla rotazione regolare del disco, ci sono moti non circolari che corrispondono a gas ad alta velocità in uscita dal nucleo della galassia. "Nel prossimo decennio, la nuova generazione di strutture a infrarossi e a raggi X contribuirà notevolmente alla nostra comprensione della struttura e delle proprietà fisiche del materiale nucleare, " conclude Claudio Ricci.