La galassia UGC 5101 contiene un nucleo attivo (AGN), un nucleo compatto che emette radiazioni copiose e possibilmente stimola la formazione stellare. In questa immagine di Hubble, la coda di marea a sinistra suggerisce che la galassia è in realtà una coppia di galassie in fusione. Gli astronomi che studiano come l'AGN influenza lo sviluppo della galassia ospite hanno concluso che entrambi crescono insieme. Credito:NASA, ESA, l'Hubble Heritage Team; Collaborazione STScI/AURA)-ESA/Hubble e A. Evans University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University
La maggior parte delle galassie ospita un buco nero supermassiccio (SMBH) nel proprio nucleo. (Un buco nero supermassiccio è quello la cui massa supera un milione di masse solari.) Una questione chiave irrisolta nella formazione e nell'evoluzione delle galassie è il ruolo che queste SMBH giocano nel plasmare le loro galassie. La maggior parte degli astronomi concorda sul fatto che deve esserci una forte connessione a causa delle correlazioni osservate tra la massa di un SMBH e la luminosità della sua galassia, massa stellare, e i moti stellari nella galassia. Queste correlazioni si applicano sia alle galassie locali che a quelle di epoche cosmiche precedenti. Ma nonostante i progressi nello studio delle PMI, come influenzano i loro ospiti non è ancora compreso. In alcuni scenari suggeriti, l'SMBH sopprime la formazione stellare nella galassia espellendo materiale. In altri, come lo scenario di fusione, l'effetto è l'opposto:l'SMBH stimola la formazione stellare aiutando a stimolare il mezzo interstellare. Sono state effettuate simulazioni al computer per cercare di risolvere queste differenze, e tendono a mostrare che il gas freddo che fluisce dal mezzo intergalattico può alimentare sia l'SMBH che la crescita delle galassie.
La formazione stellare è uno dei principali indicatori della crescita delle galassie. Le osservazioni delle galassie hanno cercato di misurare la formazione stellare correlando il tasso di formazione con la luminosità intrinseca (la formazione stellare riscalda la polvere la cui emissione infrarossa può dominare la luminosità). Però, l'emissione dalla regione intorno a un buco nero supermassiccio che si sta attivamente accrescendo, un nucleo galattico attivo (AGN), può essere facilmente confuso con l'emissione da formazione stellare. I raggi X o l'emissione di ioni altamente eccitati possono essere utilizzati per determinare i contributi AGN in modo indipendente, ma queste misure possono essere complicate dall'intervento dell'estinzione della polvere o da altri effetti. Inoltre vi sono prove che in galassie piccole o meno luminose, o in quelle di epoche cosmiche precedenti, altri fattori come l'abbondanza degli elementi hanno fortemente influenzato lo sviluppo della galassia.
Gli astronomi CfA Belinda Wilkes e Joanna Kuraszkiewicz e cinque colleghi hanno esaminato 323 galassie note per ospitare AGN dalla loro forte emissione di raggi X (misurata dal telescopio XMM-Newton) e anche per avere una formazione stellare attiva in corso come determinato dalla loro emissione nel lontano infrarosso ( misurata con il telescopio spaziale Herschel). Le galassie sono tutte a distanze tali che la loro luce ha viaggiato da circa due a undici miliardi di anni. La loro analisi statistica del campione rileva che in media l'AGN contribuisce per circa il 20% alla luminosità infrarossa sebbene a volte possa essere superiore al 90%. Raggiungono l'importante conclusione che non ci sono prove, almeno in questo insieme di oggetti, per una forte correlazione tra i due, o che gli AGN estinguano la formazione stellare. Infatti, sembra che entrambi crescano insieme.