Gli astronomi hanno scoperto cosa può succedere quando un buco nero gigante non interviene nella vita di un ammasso di galassie. Usando l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e altri telescopi, hanno dimostrato che il comportamento passivo del buco nero può spiegare un notevole torrente di formazione stellare che si verifica in un lontano ammasso di galassie.

Gli ammassi di galassie contengono centinaia o migliaia di galassie pervase dal caldo, Gas che emette raggi X che supera la massa combinata di tutte le galassie. Le espulsioni di materiale alimentate da un buco nero supermassiccio nella galassia centrale dell'ammasso di solito impediscono a questo gas caldo di raffreddarsi per formare un vasto numero di stelle. Questo riscaldamento consente ai buchi neri supermassicci di influenzare o controllare l'attività e l'evoluzione del loro ammasso ospite.

Ma cosa succede se quel buco nero smette di essere attivo? L'ammasso di galassie SpARCS104922.6+564032.5 (SpARCS1049 in breve) situato a 9,9 miliardi di anni luce dalla Terra sta fornendo una risposta.

Sulla base delle osservazioni del telescopio spaziale Hubble della NASA e del telescopio spaziale Spitzer, gli astronomi avevano precedentemente scoperto che le stelle si stavano formando a una velocità straordinaria di circa 900 nuovi Soli di massa all'anno in SpARCS1049. Questo è oltre 300 volte più veloce della velocità con cui la nostra galassia, la via Lattea, sta formando le sue stelle. (Al tasso visto in SpARCS1049, tutte le stelle della Via Lattea potrebbero formarsi in soli 100 milioni di anni, che è un breve periodo di tempo rispetto all'età della nostra Galassia di oltre dieci miliardi di anni.)

"Mi ricorda la vecchia espressione di 'quando il gatto non c'è, giocheranno i topi, '", ha affermato Julie Hlavacek-Larrondo dell'Università di Montreal in Canada, che ha condotto lo studio. "Ecco il gatto, o buco nero, è tranquillo e i topi, o stelle, sono molto impegnati".

Questa furiosa formazione stellare sta avvenendo intorno all'80, 000 anni luce di distanza dal centro di SpARCS1049 in una regione al di fuori di una qualsiasi delle galassie dell'ammasso. Gli astronomi si sono chiesti:cosa sta causando questo prodigioso ciclo di nascita delle stelle?

La risposta potrebbe venire da nuovi dati Chandra che rivelano il comportamento del gas caldo in SpARCS1049. Nella maggior parte del cluster, la temperatura del gas è di circa 65 milioni di gradi. Però, nel sito di formazione stellare il gas è più denso della media e si è raffreddato fino a raggiungere una temperatura di soli 10 milioni di gradi circa. La presenza di questo gas più freddo suggerisce che altri giacimenti di gas non rilevati si siano raffreddati a temperature ancora più basse che consentono la formazione di un numero enorme di stelle.

"Senza il buco nero che pompa attivamente energia nei suoi dintorni, il gas può raffreddarsi abbastanza da permettere questo impressionante tasso di formazione stellare, " ha detto il co-autore Carter Rhea, anche dell'Università di Montreal. "Questo tipo di chiusura del buco nero potrebbe essere un modo cruciale per la formazione delle stelle nell'Universo primordiale".

Mentre ci sono molti esempi in cui l'energia iniettata dai buchi neri nell'ambiente circostante è responsabile della riduzione del tasso di formazione stellare di fattori di decine o migliaia o più, questi ammassi sono tipicamente a poche centinaia di milioni di anni luce dalla Terra e sono molto più vecchi di SpARCS1049.

Nel caso di SpARCS1049, gli astronomi non vedono alcun segno che un buco nero supermassiccio nella galassia centrale stia attivamente attirando la materia. Per esempio, non ci sono prove per un getto di materiale che soffia via dal buco nero a lunghezze d'onda radio, o di una sorgente di raggi X dal centro della galassia che indica che la materia si è riscaldata mentre cadeva verso un buco nero.

"Molti astronomi hanno pensato che senza l'intervento di un buco nero, la formazione delle stelle andrebbe fuori controllo, " ha detto la co-autrice Tracy Webb di McGill, che per primo ha scoperto SpARCS1049 nel 2015 con lo Spitzer Space Telescope della NASA. "Ora abbiamo la prova osservativa che questo è davvero ciò che accade".

Perché il buco nero è così silenzioso? La differenza di posizione osservata tra il gas più denso e la galassia centrale potrebbe essere la causa. Ciò significherebbe che il buco nero supermassiccio al centro di questa galassia è affamato di carburante. La perdita di una fonte di combustibile per il buco nero previene le esplosioni e permette al gas di raffreddarsi senza impedimenti, con il gas più denso che raffredda il più veloce. Una spiegazione per questo offset è che due ammassi di galassie più piccoli si sono scontrati ad un certo punto in passato per creare SpARCS1049, allontanando il gas più denso dalla galassia centrale.

Un articolo che descrive questi risultati è stato pubblicato su The Lettere per riviste astrofisiche .