Uno studente universitario dell'Università del Massachusetts ad Amherst ha contribuito in modo significativo alla crescita delle stelle e dei buchi neri, fornendo informazioni chiave su come sono collegati. Queste nuove informazioni consentiranno al James Webb Space Telescope (JWST) di districare in modo più efficiente come funzionano esattamente le galassie.

Gli astronomi sanno che l'evoluzione delle galassie è alimentata da due processi:la crescita di buchi neri supermassicci al centro di ciascuna galassia e la formazione di nuove stelle. Il modo in cui questi processi sono correlati è rimasto un mistero ed è una delle domande che esplorerà il James Webb Space Telescope (JWST), lanciato di recente. Il lavoro di Meredith Stone, che si è laureata al programma di astronomia di UMass Amherst nel maggio 2022, aiuterà gli scienziati a capire meglio come sono collegati.

"Sappiamo che le galassie crescono, si scontrano e cambiano nel corso della loro vita", afferma Stone, che ha completato questa ricerca sotto la direzione di Alexandra Pope, professoressa di astronomia all'Università del Massachusetts ad Amherst e autrice senior di un nuovo articolo, recentemente pubblicato su Il diario astrofisico . "E sappiamo che la crescita del buco nero e la formazione stellare giocano un ruolo cruciale. Pensiamo che i due siano collegati e che si regolino a vicenda, ma fino ad ora è stato molto difficile vedere esattamente come."

Parte del motivo per cui è stato difficile studiare l'interazione tra buchi neri e stelle è che non possiamo davvero vedere queste interazioni perché hanno luogo dietro enormi nubi di polvere galattica. "Per le galassie che stanno attivamente formando stelle, più del 90% della luce visibile può essere assorbita dalla polvere", afferma Pope, "e questa polvere assorbe la luce visibile".

Tuttavia, c'è una soluzione alternativa:quando la polvere assorbe la luce visibile, si riscalda e, sebbene l'occhio umano nudo non possa vedere il calore, i telescopi a infrarossi possono farlo. "Abbiamo usato lo Spitzer Space Telescope", dice Stone, che inizierà i suoi studi universitari in astronomia all'Università dell'Arizona questo autunno, "raccolto durante la campagna del Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS), per osservare la metà gamma di lunghezze d'onda dell'infrarosso di alcune delle galassie più luminose che sono relativamente vicine alla Terra". In particolare, Stone e i suoi coautori stavano cercando particolari traccianti rivelatori che fossero le impronte digitali dei buchi neri e delle stelle nel mezzo della formazione.

La difficoltà è che queste impronte digitali sono estremamente deboli e quasi impossibili da distinguere dal rumore generale dello spettro infrarosso. "Quello che ha fatto Meredith", dice Pope, "è calibrare le misure di questi traccianti in modo che siano più distinti".

Una volta che il team ha avuto in mano queste osservazioni più distinte, ha potuto vedere che, in effetti, la crescita dei buchi neri e la formazione stellare stanno avvenendo contemporaneamente nelle stesse galassie e sembrano influenzarsi a vicenda. Stone è stato persino in grado di calcolare il rapporto che descrive come i due fenomeni sono collegati.

Non solo questo è un entusiasmante risultato scientifico di per sé, il lavoro di Stone può essere ripreso dal JWST, con il suo accesso senza precedenti alla luce dello spettro del medio infrarosso, e utilizzato per concentrarsi molto più da vicino sulle domande che rimangono. Perché sebbene Stone e i suoi coautori, tra cui Jed McKinney, studente laureato in astronomia alla UMass Amherst, abbiano quantificato il modo in cui i buchi neri e le stelle sono collegati nella stessa galassia, il motivo per cui sono collegati rimane un mistero. + Esplora ulteriormente

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