Il concetto artistico di un getto da un buco nero attivo che è perpendicolare alla galassia ospite (a sinistra) rispetto a un getto che si sta lanciando direttamente nella galassia (a destra) illustrato su un'immagine di una galassia a spirale dal telescopio spaziale Hubble. SOFIA ha trovato uno strano buco nero con getti che irradiano la galassia ospite, chiamato HE 1353-1917. La galassia ha 10 volte più carbonio ionizzato di quanto potrebbero produrre le sue stelle. Il gas, illustrato in blu nell'immagine a destra, è concentrato vicino al centro della galassia, il che indica che l'intensa radiazione del getto del buco nero è la fonte del gas in eccesso. Ciò contraddice l'ipotesi di vecchia data che il carbonio ionizzato sia un buon indicatore delle stelle appena nate, e costringe gli scienziati a rivalutare l'effetto che i buchi neri hanno sulle galassie. Crediti:ESA/Hubble&NASA e NASA/SOFIA/L. orgoglioso
La Universities Space Research Association (USRA) ha annunciato oggi che gli scienziati dello Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) della NASA hanno scoperto uno strano buco nero che sta cambiando l'ambiente galattico in un modo solitamente associato alle stelle appena nate.
Gli astronomi studiano come si formano le stelle in galassie molto distanti cercando tracce di gas riscaldato dalle stelle chiamato carbonio ionizzato. Ma SOFIA ha scoperto che anche i buchi neri attivi possono riscaldare questo gas. Questi risultati contraddicono la comprensione di lunga data secondo cui l'energia che crea carbonio ionizzato nelle galassie lontane proviene dalla sola formazione stellare. Questa scoperta costringe gli scienziati a rivalutare l'effetto che i buchi neri hanno sulle galassie e sulle stelle al loro interno.
I buchi neri sono intrinsecamente strani, con forze gravitazionali così forti che niente, nemmeno luce, può scappare. Poiché i buchi neri attivi consumano gas e polvere, parte di quel materiale viene invece lanciato verso l'esterno sotto forma di getti di particelle e radiazioni ad alta energia. Di solito questi getti sono perpendicolari alla galassia ospite, ma l'Osservatorio stratosferico per l'astronomia infrarossa della NASA, trovato uno che sta sparando direttamente nella sua galassia.
Quel getto sta riscaldando il gas intorno al centro della galassia in un modo caratteristico della nascita delle stelle. Questo sta spingendo gli scienziati a rivalutare le loro idee su un gas chiave associato alle baby star, e su come i buchi neri influenzano in generale le loro galassie ospiti.
"L'orientamento del getto del buco nero è così particolare, " ha detto Irina Smirnova-Pinchukova, scienziato del Max Plank Institute for Astronomy di Heidelberg, Germania. "Trasforma l'ambiente nello stesso modo in cui lo farebbero le stelle appena nate, ma le stelle da sole non potrebbero causare ciò che abbiamo osservato."
Le stelle nascono nel profondo delle nuvole celesti di polvere e gas, un processo nascosto alla nostra vista nella luce visibile. Ma luce infrarossa, che i nostri occhi non possono vedere, può penetrare queste nuvole. SOFIA, Per esempio, utilizza la luce infrarossa per studiare come nascono le stelle. Ma anche con potenti telescopi, gli astronomi non possono vedere dettagli come stelle appena nate in galassie estremamente lontane. Anziché, cercano tracce di gas riscaldato da stelle appena nate, detto carbonio ionizzato. Poiché il carbonio ionizzato si trova così spesso in connessione con le stelle appena nate, gli scienziati spesso presumono che la formazione stellare si stia verificando quando trovano il gas in galassie lontane.
Ma quando gli scienziati di SOFIA hanno studiato cinque galassie vicine con buchi neri attivi, scoprirono che quella con il tasso di nascita stellare più basso conteneva il carbonio più ionizzato. Infatti, c'era 10 volte di più che in altre galassie di dimensioni e composizione simili. Ma il tasso di natalità delle stelle è così basso che può produrre solo il 25% del gas che hanno rilevato. In altre parole, le stelle appena nate da sole non potrebbero spiegare l'abbondanza di carbonio ionizzato. Ci deve essere qualche altra spiegazione per questa importante firma chimica.
Il team ha utilizzato lo strumento di SOFIA chiamato Field Imaging Far-Infrared Line Spectrometer, o FIFI-LS, per esaminare da vicino la galassia, HE 1353-1917. Randolph Kline dell'USRA ha supportato la preparazione e l'esecuzione dell'osservazione, assistendo gli scienziati che hanno scoperto che il getto del buco nero sta sparando radiazioni direttamente nella galassia, piuttosto che nello spazio che lo circonda. La maggior parte del carbonio ionizzato è concentrato vicino al buco nero attivo della galassia, indicando che la misteriosa fonte del gas è l'intensa radiazione generata dal getto del buco nero.
Ciò contraddice l'assunto di vecchia data secondo cui il carbonio ionizzato è principalmente una firma delle stelle appena nate. I risultati sono pubblicati sulla rivista Astronomia e Astrofisica .
"Senza numerose osservazioni di galassie vicine, potremmo non trovare casi così eccezionali in cui un buco nero è una fonte di carbonio ionizzato, " ha detto Smirnova-Pinchukova. "Questo gas è uno degli strumenti più importanti che abbiamo per studiare le galassie estremamente distanti che non possono essere viste in grande dettaglio".
Informazioni dalle galassie vicine, come il modo in cui i buchi neri possono creare carbonio ionizzato e influenzare la successiva evoluzione di una galassia, sono cruciali per comprendere i dati di altri osservatori tra cui l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, o osservatorio ALMA, in Cile. I radiotelescopi come ALMA studiano alcune delle galassie più lontane e deboli, che sono spesso così lontani che anche potenti telescopi possono rilevarli solo come un punto di luce. Quella luce è piena di informazioni, ma i dettagli sulle galassie vicine raccolti da SOFIA sono necessari per interpretare i dati dalle regioni più lontane dell'universo. Ora gli scienziati sanno che alti livelli di carbonio ionizzato in una galassia lontana possono indicare non solo che stanno nascendo molte stelle, ma anche che il getto di un buco nero può essere responsabile dello stesso tipo di firme chimiche.
