Questa concezione artistica raffigura un quasar energetico che ha ripulito il centro della galassia da gas e polvere, e questi venti ora si stanno propagando alle periferie. Prossimamente, non ci saranno più gas e polvere, e resterà solo un quasar blu luminoso. Credito:Michelle Vigeant
Alla riunione annuale dell'American Astronomical Society a St. Louis, Missouri, Allison Kirkpatrick, assistente professore di fisica e astronomia presso l'Università del Kansas, annuncerà la sua scoperta dei "quasar freddi" - galassie con un'abbondanza di gas freddo che possono ancora produrre nuove stelle nonostante abbiano un quasar al centro - una scoperta rivoluzionaria che capovolge le ipotesi sulla maturazione delle galassie e può rappresentare una fase di ogni galassia ciclo di vita finora sconosciuto.
Il suo briefing di notizie, intitolato "Una nuova popolazione di quasar freddi, "si svolge mercoledì, 12 giugno al 2° piano del St. Louis Union Station Hotel.
un quasar, o "sorgente radio quasi stellare, " è essenzialmente un buco nero supermassiccio su steroidi. Il gas che cade verso un quasar al centro di una galassia forma un "disco di accrescimento" che può liberare una quantità sbalorditiva di energia elettromagnetica, spesso con una luminosità centinaia di volte maggiore di una tipica galassia. Tipicamente, la formazione di un quasar è simile al ritiro galattico, ed è stato a lungo pensato per segnalare la fine della capacità di una galassia di produrre nuove stelle.
"Tutto il gas che si sta accumulando nel buco nero viene riscaldato ed emette raggi X, " ha detto Kirkpatrick. "La lunghezza d'onda della luce che emetti corrisponde direttamente a quanto sei caldo. Per esempio, io e te emettiamo luce infrarossa. Ma qualcosa che emette raggi X è una delle cose più calde dell'universo. Questo gas inizia ad accumularsi nel buco nero e inizia a muoversi a velocità relativistiche; hai anche un campo magnetico attorno a questo gas, e può essere attorcigliato. Allo stesso modo in cui ottieni i brillamenti solari, puoi avere getti di materiale che salgono attraverso queste linee di campo magnetico ed essere sparati lontano dal buco nero. Questi getti essenzialmente soffocano l'approvvigionamento di gas della galassia, quindi nessun gas può più cadere sulla galassia e formare nuove stelle. Dopo che una galassia ha smesso di formare stelle, diciamo che è una galassia morta passiva."
Ma nel sondaggio di Kirkpatrick, circa il 10% delle galassie che ospitano buchi neri supermassicci in accrescimento aveva una scorta di gas freddo rimanente dopo essere entrati in questa fase, e ancora ha fatto nuove stelle.
Un quasar blu ottico in un tempo di ricerca di 7 miliardi di anni (questa non è una galassia vicina). Normalmente, qualcosa del genere non avrebbe emissione infrarossa. Credito:Dark Energy Camera Legacy Survey DR7/NOAO
"Questo di per sé è sorprendente, " ha detto. "Questa intera popolazione è un intero gruppo di oggetti diversi. Alcune galassie hanno segni di fusione molto evidenti; alcuni di loro assomigliano molto alla Via Lattea e hanno braccia a spirale molto evidenti. Alcuni di loro sono molto compatti. Da questa popolazione eterogenea, abbiamo poi un ulteriore 10% che è davvero unico e inaspettato. Questi sono molto compatti, blu, sorgenti luminose. Sembrano esattamente come ci si aspetterebbe che un buco nero supermassiccio appaia nelle fasi finali dopo aver spento tutta la formazione stellare in una galassia. Questa si sta evolvendo in una galassia ellittica passiva, eppure abbiamo trovato molto gas freddo anche in questi. Questa è la popolazione che chiamo 'quasar freddi'".
L'astrofisico KU sospettava che i "quasar freddi" nella sua indagine rappresentassero un breve periodo ancora da riconoscere nelle fasi finali della durata della vita di una galassia, in termini di vita umana, la fugace fase del "quasar freddo" potrebbe essere qualcosa di simile alla festa di pensionamento di una galassia.
"Queste galassie sono rare perché sono in una fase di transizione:le abbiamo catturate poco prima che la formazione stellare nella galassia si sia estinta e questo periodo di transizione dovrebbe essere molto breve, " lei disse.
Kirkpatrick ha identificato per primo gli oggetti di interesse in un'area della Sloan Digital Sky Survey, la mappa digitale più dettagliata dell'universo disponibile. In un'area denominata "Stripe 82, " Kirkpatrick e i suoi colleghi sono stati in grado di identificare visivamente i quasar.
"Poi abbiamo esaminato quest'area con il telescopio XMM Newton e l'abbiamo rilevata ai raggi X, " ha detto. "I raggi X sono la firma chiave dei buchi neri in crescita. Da li, lo abbiamo rilevato con il telescopio spaziale Herschel, un telescopio a infrarossi lontani, che può rilevare polvere e gas nella galassia ospite. Abbiamo selezionato le galassie che potevamo trovare sia nei raggi X che nell'infrarosso".
L'emissione di polvere della stessa galassia quasar blu. È sorprendentemente brillante - in effetti, è uno degli oggetti più luminosi nel campo, indicando molta polvere. A causa della risoluzione del telescopio, non possiamo vedere che aspetto ha quella polvere. Credito:Herschel/ESA
Il ricercatore KU ha affermato che le sue scoperte forniscono agli scienziati una nuova comprensione e dettagli su come procede l'estinzione della formazione stellare nelle galassie, e ribalta le presunzioni sui quasar.
"Sapevamo già che i quasar attraversano una fase oscurata dalla polvere, "Ha detto Kirkpatrick. "Sapevamo che attraversano una fase pesantemente avvolta in cui la polvere circonda il buco nero supermassiccio. La chiamiamo fase del quasar rosso. Ma ora, abbiamo trovato questo regime di transizione unico che non conoscevamo prima. Prima, se dicessi a qualcuno di aver trovato un quasar luminoso che aveva un colore ottico blu, ma conteneva ancora molta polvere e gas, e un sacco di formazione stellare - la gente direbbe, 'No, non è così che dovrebbero apparire queste cose.'"
Prossimo, Kirkpatrick spera di determinare se la fase del "quasar freddo" si verifica in una specifica classe di galassie o in ogni galassia.
"Pensavamo che il modo in cui procedono queste cose fosse che hai un buco nero in crescita, è avvolto da polvere e gas, comincia a soffiare via quel materiale, " ha detto. "Allora diventa un oggetto blu luminoso. Abbiamo pensato che quando ha fatto esplodere il suo stesso gas, espellerebbe anche il gas ospite. Ma sembra che con questi oggetti, non è il caso. Questi hanno espulso la propria polvere, quindi lo vediamo come un oggetto blu, ma non hanno ancora espulso tutta la polvere e il gas nelle galassie ospiti. Questa è una fase di transizione, diciamo di 10 milioni di anni. In tempi universali, è davvero breve ed è difficile cogliere questa cosa. Stiamo facendo quello che chiamiamo un sondaggio alla cieca per trovare oggetti che non stavamo cercando. E trovando questi oggetti, sì, potrebbe implicare che questo accada in ogni galassia."
