L'esistenza di un gran numero di molecole nei venti alimentati da buchi neri supermassicci al centro delle galassie ha lasciato perplessi gli astronomi da quando sono stati scoperti più di dieci anni fa. Le molecole tracciano le parti più fredde dello spazio, e i buchi neri sono i fenomeni più energetici dell'universo, quindi trovare molecole nei venti dei buchi neri è stato come scoprire il ghiaccio in una fornace.

Gli astronomi si chiedevano come qualcosa potesse sopravvivere al calore dei deflussi energetici, ma una nuova teoria dei ricercatori del Centro per la ricerca interdisciplinare e l'esplorazione in astrofisica (CIERA) della Northwestern University prevede che queste molecole non siano affatto sopravvissute, ma molecole nuove di zecca, nati nei venti con proprietà uniche che consentono loro di adattarsi e prosperare in un ambiente ostile.

La teoria, pubblicato in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , è opera del borsista post-dottorato di Lindheimer Alexander Richings, che ha sviluppato il codice informatico che, per la prima volta, ha modellato i processi chimici dettagliati che si verificano nel gas interstellare accelerato dalle radiazioni emesse durante la crescita dei buchi neri supermassicci. Claude-André Faucher-Giguère, che studia la formazione e l'evoluzione delle galassie come assistente professore al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern, è un coautore.

"Quando un vento di buco nero spazza gas dalla sua galassia ospite, il gas viene riscaldato ad alte temperature, che distruggono le molecole esistenti, "Ha detto Richings. "Modellando la chimica molecolare nelle simulazioni al computer dei venti dei buchi neri, abbiamo scoperto che questo gas travolto può successivamente raffreddarsi e formare nuove molecole".

Questa teoria risponde alle domande sollevate da precedenti osservazioni effettuate con diversi osservatori astronomici all'avanguardia tra cui l'Herschel Space Observatory e l'Atacama Large Millimeter Array, un potente radiotelescopio situato in Cile.

Nel 2015, gli astronomi hanno confermato l'esistenza di flussi energetici da buchi neri supermassicci trovati al centro della maggior parte delle galassie. Questi deflussi uccidono tutto sul loro cammino, espellendo il cibo - o le molecole - che alimentano la formazione delle stelle. Si presume che questi venti siano anche responsabili dell'esistenza di galassie ellittiche "rosse e morte", in cui non possono formarsi nuove stelle.

Quindi, nel 2017, gli astronomi hanno osservato la formazione di nuove stelle in rapido movimento nei venti, un fenomeno che pensavano sarebbe stato impossibile date le condizioni estreme dei flussi alimentati dai buchi neri.

Nuove stelle si formano dal gas molecolare, così la nuova teoria sulla formazione delle molecole di Richings e Faucher-Giguère aiuta a spiegare la formazione di nuove stelle nei venti. Sostiene le precedenti previsioni secondo cui i venti dei buchi neri distruggono le molecole alla prima collisione, ma prevede anche che nuove molecole, tra cui l'idrogeno, monossido di carbonio e acqua - possono formarsi nei venti stessi.

"Questa è la prima volta che il processo di formazione della molecola è stato simulato nei minimi dettagli, e a nostro avviso, è una spiegazione molto convincente per l'osservazione che le molecole sono onnipresenti nei venti di buchi neri supermassicci, che è stato uno dei maggiori problemi in sospeso nel settore, " Disse Faucher-Giguère.

Richings e Faucher-Giguère prevedono che le nuove molecole formate dai venti sono più calde e luminose nella radiazione infrarossa rispetto alle molecole preesistenti. Questa teoria sarà messa alla prova quando la NASA lancerà il James Webb Space Telescope nella primavera del 2019. Se la teoria è corretta, il telescopio sarà in grado di mappare in dettaglio i deflussi dei buchi neri utilizzando la radiazione infrarossa.