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    Formazione stellare galattica e masse di buchi neri supermassicci

    Una simulazione del contenuto stellare dell'universo oggi visto attraverso cento milioni di anni luce. Gli astronomi hanno usato questa simulazione per studiare come l'accrescimento su un buco nero supermassiccio estingue la formazione stellare della galassia. Credito:Il progetto IllustrisTNG

    Gli astronomi che studiano come si è evoluta la formazione stellare nel tempo cosmico hanno scoperto che le galassie quiescenti (galassie che attualmente non stanno formando molte nuove stelle) hanno spesso nuclei galattici attivi. Questi AGN accumulano materiale su dischi circumnucleari caldi, e l'energia risultante viene rilasciata in raffiche di radiazioni, o come getti di particelle che si muovono a velocità prossime a quella della luce. Il sospetto è che queste esplosioni spingano fuoriuscite di gas per migliaia di anni luce, interrompendo e disperdendo il potenziale materiale di formazione stellare in un processo chiamato quenching. Il meccanismo di spegnimento è inoltre autolimitante poiché la dispersione in definitiva sopprime l'accrescimento di gas sul buco nero stesso. Tuttavia, ci sono altri meccanismi proposti per l'estinzione:le supernove prodotte durante la formazione stellare potrebbero essere responsabili (o almeno un importante contributore) così come i forti venti stellari. Verificare queste varie alternative è quindi un obiettivo chiave della ricerca galattica.

    Gli astronomi CfA Bryan Terrazas, Rainer Weinberger e Lars Hernquist e i loro colleghi hanno utilizzato la simulazione idrodinamica su larga scala chiamata IllustrisTNG per tracciare lo sviluppo delle galassie e dei loro buchi neri, in particolare per indagare le correlazioni tra feedback dei buchi neri e la soppressione della formazione stellare. Sebbene i dettagli dell'accrescimento dei buchi neri siano ancora compresi solo sommariamente, la simulazione consente agli scienziati di variare molti parametri di input della simulazione per testare una serie di alternative.

    Gli astronomi scoprono che le galassie nell'universo locale con più di circa dieci miliardi di masse di stelle tenderanno effettivamente a estinguere la produzione di stelle una volta che l'energia nei venti dall'accrescimento del buco nero diventa maggiore dell'energia gravitazionale nel gas, e che questo tende ad accadere quando la massa del buco nero supermassiccio supera circa centosessanta milioni di masse solari. Questo valore sembra essere delineato in modo abbastanza netto:il 90% delle galassie con buchi neri più piccoli sta attivamente formando stelle e il 90% delle galassie con buchi neri più grandi è quiescente. Il team ha quindi confrontato i risultati delle simulazioni con le osservazioni di novantuno galassie (sebbene non un campione di oggetti completamente rappresentativo) e trova generalmente un buon accordo; però, le osservazioni mostrano una gamma di comportamenti molto più ampia.


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