Gli astronomi hanno scoperto una delle più potenti eruzioni di un buco nero mai registrate. Questa mega esplosione avvenuta miliardi di anni fa potrebbe aiutare a spiegare la formazione di uno straordinario schema di ammassi stellari attorno a due enormi galassie, simili a perline su un filo.
Questa scoperta è stata fatta nel sistema noto come SDSS J1531+3414 (SDSS J1531 in breve), che si trova a 3,8 miliardi di anni luce dalla Terra. Per questo studio sono stati utilizzati diversi telescopi, tra cui l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e il Low Frequency Array (LOFAR), un radiotelescopio.
SDSS J1531 è un enorme ammasso di galassie contenente centinaia di singole galassie ed enormi serbatoi di gas caldo e materia oscura. Nel cuore di SDSS J1531, due delle galassie più grandi dell'ammasso stanno entrando in collisione tra loro.
Intorno a questi giganti che si fondono c'è un insieme di 19 grandi ammassi di stelle, chiamati superammassi, disposti in una formazione a "S" che ricorda le perle di un filo. Un team di astronomi ha utilizzato dati a raggi X, radio e ottici per svelare come probabilmente si è formata questa insolita catena di ammassi stellari.
La loro scoperta di prove di un’antica eruzione titanica nel SDSS J1531 ha fornito un indizio vitale. Probabilmente l’eruzione si è verificata quando il buco nero supermassiccio al centro di una delle grandi galassie ha prodotto un getto estremamente potente. Mentre il getto si muoveva nello spazio, spingeva il gas caldo circostante lontano dal buco nero, creando una gigantesca cavità.
Osase Omoruyi, che ha condotto lo studio presso il Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian, ha paragonato la scoperta di questa cavità al dissotterramento di un fossile sepolto. "Stiamo già osservando questo sistema come esisteva quattro miliardi di anni fa, non molto tempo dopo la formazione della Terra", ha detto. "Questa antica cavità, un fossile dell'effetto del buco nero sulla galassia ospite e sui suoi dintorni, ci parla di un evento chiave accaduto quasi 200 milioni di anni prima nella storia dell'ammasso."
La prova di una cavità proviene da "ali" di brillante emissione di raggi X, viste con Chandra, che tracciano gas denso vicino al centro di SDSS J1531. Queste ali costituiscono il bordo della cavità e il gas meno denso nel mezzo fa parte della cavità. LOFAR mostra le onde radio provenienti dai resti delle particelle energetiche del getto che riempiono la gigantesca cavità. Insieme, questi dati forniscono prove convincenti di un'antica e massiccia esplosione.
Gli astronomi hanno anche scoperto gas freddo e caldo situato vicino all'apertura della cavità, rilevato rispettivamente con l'Atacama Large Millimeter and submillimeter Array (ALMA) e il Gemini North Telescope. Sostengono che parte del gas caldo spinto via dal buco nero alla fine si è raffreddato per formare gas freddo e caldo. Il team ritiene che gli effetti delle maree provocati dalle due galassie in fusione abbiano compresso il gas lungo percorsi curvi, portando alla formazione di ammassi stellari secondo lo schema "perline su una corda".
"Abbiamo ricostruito una probabile sequenza di eventi in questo ammasso che si sono verificati in un vasto intervallo di distanze e tempi. È iniziato con il buco nero largo una piccola frazione di anno luce, che ha formato una cavità larga quasi 500.000 anni luce, " ha detto il coautore Grant Tremblay, anche lui del CfA. "Questo singolo evento mise in moto la formazione di giovani ammassi stellari quasi 200 milioni di anni dopo, ciascuno di poche migliaia di anni luce."
Omoruyi e i suoi colleghi vedono solo le onde radio e una cavità da un getto, ma i buchi neri di solito sparano due getti in direzioni opposte. Il team ha osservato emissioni radio più lontane dalle galassie che potrebbero essere i residui di un secondo getto, ma non sono associate a una cavità rilevata. Presumono che i segnali radio e a raggi X dell'altra eruzione potrebbero essere sbiaditi al punto da non essere rilevabili.
"Pensiamo che le nostre prove per questa enorme eruzione siano forti, ma ulteriori osservazioni con Chandra e LOFAR potrebbero confermare il caso", ha detto Omoruyi. "Speriamo di saperne di più sull'origine della cavità che abbiamo già rilevato e di trovare quella prevista dall'altra parte del buco nero."
La ricerca è pubblicata su The Astrophysical Journal .
Ulteriori informazioni: Osase Omoruyi et al, Formazione stellare "perline su un filo" legata a una delle più potenti esplosioni di nuclei galattici attivi osservata in un ammasso di galassie dal nucleo freddo, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1101
Informazioni sul giornale: Giornale astrofisico , arXiv
Fornito dal Centro di Astrofisica Harvard-Smithsonian
