Molti nuclei galattici attivi sono circondati da grandi, buio, nuvole di gas e polvere a forma di ciambella, come si vede nel rendering di questo artista. Una teoria popolare nota come "teoria unificata" suggerisce che le differenze nella luminosità dei nuclei galattici attivi, come si vede da qui sulla Terra, sono dovute al posizionamento di questa ciambella di polvere oscurante rispetto al nostro angolo di osservazione. Però, una nuova ricerca suggerisce che due dei tipi più comuni di nuclei galattici attivi lo fanno, infatti, mostrano differenze fisiche fondamentali nel modo in cui consumano materia e sputano energia. Credito:NASA/JPL-Caltech
Per decenni, gli astronomi hanno cercato di individuare il motivo per cui due dei tipi più comuni di galassie attive, note come galassie di tipo I e di tipo II, appaiono diversi se osservati dalla Terra. Sebbene entrambi i tipi di galassie ospitino voraci buchi neri supermassicci noti come nuclei galattici attivi, che ingoiano attivamente la materia ed emettono enormi quantità di radiazioni, Le galassie di tipo I appaiono più luminose ai telescopi degli astronomi.
Nuova ricerca da un team internazionale di astronomi, con i contributi dell'Università del Maryland, apporta una modifica importante a una teoria popolare chiamata modello unificato. Secondo questo modello, i nuclei attivi delle galassie di tipo I e di tipo II hanno la stessa struttura fondamentale e profilo energetico, ma appaiono diverse solo perché le galassie puntano verso la Terra con angoli diversi. Nello specifico, Le galassie di tipo II sono inclinate in modo tale da essere oscurate dai loro stessi anelli di polvere, rendendo le galassie di tipo I più luminose al confronto.
I nuovi risultati, pubblicato il 28 settembre 2017, nel diario Natura , suggeriscono che le galassie di tipo I e di tipo II non solo appaiono diverse:sono, infatti, molto diversi tra loro, sia strutturalmente che energeticamente. Il fattore chiave che distingue le galassie di tipo I e di tipo II è la velocità con cui i loro buchi neri centrali consumano materia ed emettono energia, secondo i ricercatori.
"Il modello unificato è stato per anni la saggezza prevalente. Tuttavia, questa idea non spiega completamente le differenze che osserviamo nelle impronte digitali spettrali delle galassie, e molti hanno cercato un parametro aggiuntivo che colma le lacune, " ha detto Richard Mushotzky, un professore di astronomia all'UMD e coautore dello studio. "La nostra nuova analisi dei dati a raggi X dello Swift Burst Alert Telescope della NASA suggerisce che le galassie di tipo I sono molto più efficienti nell'emissione di energia".
Per condurre lo studio, Mushotzky e i suoi colleghi hanno riesaminato i dati di 836 galassie attive rilevate dallo Swift Burst Alert Telescope della NASA che emettono fortemente alta energia, o "duro, " Raggi X:gli stessi raggi X che i tecnici medici usano per visualizzare lo scheletro umano.
Per misurare la massa e il tasso di crescita dei nuclei attivi di queste galassie, i buchi neri supermassicci al centro delle galassie, i ricercatori hanno utilizzato i dati di 12 diversi telescopi terrestri sparsi in tutto il mondo per integrare i dati del satellite Swift.
"Questo progetto è iniziato nel 2009, come parte del mio lavoro di dottorato presso UMD, ed è cresciuto radicalmente con l'aiuto di più di 40 ricercatori in tutto il mondo, " ha detto Michael Koss (M.S. '07, dottorato di ricerca '11, astronomia), un ricercatore presso Eureka Scientific, Inc. e coautore del documento. "Quando ho iniziato, Ho trascorso un mese di notti solitarie da solo al Kitt Peak National Observatory osservando alcune dozzine di galassie. Non avrei mai immaginato che alla fine ci saremmo allargati a un campione così ampio, permettendoci di rispondere per la prima volta a molte domande scientifiche sorprendenti."
Confrontando le differenze negli spettri dei raggi X tra le galassie di tipo I e di tipo II, i ricercatori hanno concluso che, indipendentemente dal modo in cui la galassia è rivolta verso la Terra, i buchi neri centrali nelle galassie di tipo I consumano materia ed emettono energia molto più velocemente rispetto ai buchi neri al centro delle galassie di tipo II.
"I nostri risultati suggeriscono che questo ha molto a che fare con la quantità di polvere che si trova vicino al buco nero centrale, " disse Mushotzky, che è anche membro del Joint Space-Science Institute. "Le galassie di tipo II hanno molta più polvere vicino al buco nero, e questa polvere spinge contro il gas mentre entra nel buco nero."
Per decenni, gli astronomi hanno studiato preferenzialmente le galassie di tipo II, soprattutto perché i nuclei attivi delle galassie di tipo I sono molto luminosi, rendendo difficile vedere le stelle e le nubi di gas che costituiscono il resto della galassia. Poiché il modello unificato suggeriva che tutte le galassie attive erano fondamentalmente le stesse, gli astronomi hanno concentrato i loro sforzi sulle galassie che ospitano nuclei attivi di tipo II perché sono più facili da osservare.
"Ma ora, perché i nostri risultati suggeriscono che i due tipi di galassie sono davvero fondamentalmente diversi, è probabile che molti ricercatori valuteranno nuovamente i loro dati e daranno un'altra occhiata alle galassie di tipo I, " Ha detto Mushotzky. "Mettendoci su un percorso per comprendere meglio le differenze tra le galassie che ospitano nuclei attivi di tipo I e di tipo II, questo lavoro ci aiuterà a capire meglio come i buchi neri supermassicci influenzano l'evoluzione delle loro galassie ospiti".
