La galassia Seyfert 1, TXS 2116-077, (vista a destra) si scontra con un'altra galassia a forma di spirale di massa simile, creando un getto relativistico nel centro del TXS. Entrambe le galassie hanno nuclei galattici attivi (AGN). Credito:Vaidehi Paliya
Un team di ricercatori del Clemson University College of Science, in collaborazione con colleghi internazionali, ha riportato la prima rivelazione definitiva di un getto relativistico che emerge da due galassie in collisione:in sostanza, la prima prova fotografica che la fusione di galassie può produrre getti di particelle cariche che viaggiano quasi alla velocità della luce.
Per di più, gli scienziati avevano precedentemente scoperto che questi getti potevano essere trovati in galassie di forma ellittica, che si può formare dalla fusione di due galassie a spirale. Ora, hanno un'immagine che mostra la formazione di un getto da due più giovani, galassie a forma di spirale.
"Per la prima volta, abbiamo trovato due galassie a forma di spirale o disco sul percorso per una collisione che hanno prodotto un nascente, baby jet che ha appena iniziato la sua vita al centro di una delle galassie, " disse Vaidehi Paliya, un ex ricercatore post-dottorato di Clemson e autore principale dei risultati riportati nel Giornale Astrofisico il 7 aprile 2020.
Il documento è intitolato "TXS 2116-077:un getto relativistico che emette raggi gamma ospitato in una fusione di galassie". Oltre a Paliya, che ora è al Deutsches Elektronen Synchrotron (DESY) in Germania, gli altri autori di Clemson includono il professore associato Marco Ajello, il professor Dieter Hartmann, e professore a contratto Stefano Marchesi del dipartimento di fisica e astronomia.
Il fatto che il jet sia così giovane ha permesso ai ricercatori di vedere chiaramente il suo ospite.
Secondo Ajello, altri hanno già ripreso molte volte le collisioni galattiche. Ma lui e i suoi colleghi sono i primi a catturare due galassie che si fondono dove c'è un getto completamente formato che punta verso di noi, anche se, uno molto giovane, e quindi non ancora abbastanza luminoso da accecarci.
"Tipicamente, un jet emette una luce così potente che non possiamo vedere la galassia dietro di esso, "Ha detto Marchesi. "È come cercare di guardare un oggetto e qualcuno ti punta negli occhi una torcia luminosa. Tutto quello che puoi vedere è la torcia. Questo getto è meno potente, così possiamo effettivamente vedere la galassia in cui è nato."
I getti sono i fenomeni astrofisici più potenti dell'universo. Possono emettere più energia nell'universo in un secondo di quanta ne produrrà il nostro sole in tutta la sua vita. Quell'energia è sotto forma di radiazione, come intense onde radio, raggi X, e raggi gamma.
(Da destra a sinistra) I professori di astrofisica della Clemson University Dieter Hartmann e Marco Ajello e l'ex ricercatore post-dottorato Vaidehi Paliya facevano parte del team internazionale che ha riportato la prima rilevazione definitiva di un getto relativistico emergente da due galassie in collisione. Non nella foto:Stefano Marchesi, professore a contratto di astrofisica di Clemson. Credito:Clemson College of Science/Pete Martin
"I jet sono i migliori acceleratori dell'universo, molto meglio dei super collisori che abbiamo sulla Terra, " ha detto Hartmann, riferendosi agli acceleratori utilizzati negli studi di fisica delle alte energie.
Si pensava che i getti nascessero da vecchi, galassie di forma ellittica con nucleo galattico attivo (AGN), che è un buco nero super-massiccio che risiede al suo centro. Come punto di riferimento, gli scienziati ritengono che tutte le galassie abbiano buchi neri supermassicci in posizione centrale, ma non tutti sono AGN. Per esempio, l'enorme buco nero della nostra Via Lattea è dormiente.
Gli scienziati teorizzano che gli AGN diventino più grandi attirando per gravità gas e polvere attraverso un processo chiamato accrescimento. Ma non tutta questa materia si accumula nel buco nero. Alcune delle particelle vengono accelerate e vengono espulse verso l'esterno in fasci stretti sotto forma di getti.
"È difficile rimuovere il gas dalla galassia e farlo raggiungere al centro, "Spiegò Ajello. "Hai bisogno di qualcosa per scuotere un po' la galassia per far arrivare il gas. La fusione o la collisione di galassie è il modo più semplice per spostare il gas, e se si muove abbastanza gas, allora il buco nero super-massiccio diventerà estremamente luminoso e potrebbe potenzialmente sviluppare un getto".
Ajello crede che l'immagine della squadra abbia catturato le due galassie, una galassia Seyfert 1 nota come TXS 2116-077 e un'altra galassia di massa simile, poiché si scontravano per la seconda volta a causa della quantità di gas visibile nell'immagine.
"Infine, tutto il gas sarà espulso nello spazio, e senza gas, una galassia non può più formare stelle, " disse Ajello. "Senza gas, il buco nero si spegnerà e la galassia resterà dormiente".
Miliardi di anni da oggi, la nostra Via Lattea si fonderà con la vicina galassia di Andromeda.
"Gli scienziati hanno effettuato simulazioni numeriche dettagliate e hanno previsto che questo evento potrebbe portare alla formazione di una gigantesca galassia ellittica, " disse Paliya. "A seconda delle condizioni fisiche, può ospitare un getto relativistico, ma questo è in un lontano futuro."
Il team ha catturato l'immagine utilizzando uno dei più grandi telescopi terrestri al mondo, il telescopio a infrarossi ottico Subaru da 8,2 metri situato sulla vetta di una montagna alle Hawaii. Hanno eseguito successive osservazioni con il Gran Telescopio Canarias e il William Herschel Telescope sull'isola di La Palma al largo della costa della Spagna, così come con il telescopio spaziale Chandra X-Ray Observatory della NASA.
