Gli astronomi hanno recentemente utilizzato il telescopio spaziale James Webb della NASA/ESA per confermare che i buchi neri supermassicci possono privare le loro galassie ospiti del combustibile necessario per la formazione di nuove stelle. Un team internazionale ha osservato una galassia delle dimensioni della Via Lattea nell’universo primordiale, circa due miliardi di anni dopo il Big Bang. Come molte altre grandi galassie, anche questa ospita un buco nero supermassiccio al centro. Tuttavia, questa galassia è essenzialmente “morta”, avendo quasi completamente smesso di formare nuove stelle.
Osservazioni con il telescopio spaziale James Webb
Il telescopio spaziale James Webb è stato utilizzato da un team internazionale di ricercatori, tra cui Giovanni Cresci dell’INAF Arcetri e altri italiani all’estero, per osservare una galassia delle dimensioni della Via Lattea nell’universo primordiale, circa due miliardi di anni dopo il Big Bang. Come la maggior parte delle grandi galassie, anche questa ospita un buco nero supermassiccio al centro. Tuttavia, questa galassia è essenzialmente “morta”, avendo quasi completamente smesso di formare nuove stelle.
La galassia di Pablo
La galassia, ufficialmente denominata GS-10578 ma soprannominata Galassia di Pablo dal nome del collega che ha deciso di osservarla in dettaglio, è piuttosto massiccia per trovarsi in un periodo così precoce dell’universo. La sua massa totale è circa 200 miliardi di volte la massa del Sole e la maggior parte delle sue stelle si è formata tra 12,5 e 11,5 miliardi di anni fa. Nell’universo primordiale, la maggior parte delle galassie sta formando molte stelle, quindi è interessante vedere una galassia morta così massiccia in questo periodo.
Il ruolo dei buchi neri supermassicci
Effetti dei buchi neri sulla formazione stellare
Utilizzando Webb, i ricercatori hanno rilevato che la galassia in questione sta espellendo grandi quantità di gas a una velocità di circa 1000 chilometri al secondo, abbastanza veloce da sfuggire all’attrazione gravitazionale della galassia stessa. Questi venti in rapido movimento vengono “spinti” fuori dalla galassia dal buco nero centrale. Il fenomeno è riscontrato anche in altre galassie con buchi neri in fase di accrescimento, ma in questo caso Webb ha rilevato la presenza di una nuova componente del vento, non visibile con i telescopi precedenti. Questo gas è più freddo, quindi più denso e, cosa fondamentale, non emette luce. Webb, con la sua sensibilità superiore, può vedere queste nubi di gas scuro perché bloccano parte della luce della galassia dietro di loro.
Il buco nero come “assassino” della galassia
La massa di gas che viene espulsa dalla galassia è maggiore di quella necessaria alla galassia per continuare a formare nuove stelle. In sostanza, il buco nero sta facendo morire di fame la galassia. “Abbiamo trovato il colpevole”, spiega Francesco D’Eugenio del Kavli Institute for Cosmology di Cambridge, primo autore dello studio pubblicato su Nature Astronomy. “Il buco nero sta uccidendo questa galassia e la tiene inattiva, tagliando la fonte di ‘cibo’ di cui la galassia ha bisogno per formare nuove stelle”.
Conferme e nuove scoperte
Modelli teorici e osservazioni
Sebbene i modelli teorici precedenti avessero previsto che i buchi neri avessero questo effetto sulle galassie, prima di Webb non era stato possibile rilevarlo direttamente. Tali modelli prevedevano che la fine della formazione stellare avesse un effetto violento e turbolento sulle galassie, distruggendone la forma. Ma le stelle di questa galassia a forma di disco si muovono ancora in modo ordinato, suggerendo che non è sempre così.
Prossime osservazioni con ALMA
Le nuove osservazioni con l’Atacama Large Millimeter-Submillimeter Array (ALMA), focalizzate sulle componenti gassose più fredde e scure della galassia, ci diranno se e dove si nasconde eventuale carburante per la formazione stellare in questa galassia e qual è l’effetto del buco nero supermassiccio nella regione che circonda la galassia stessa. Le osservazioni effettuate con il telescopio spaziale James Webb hanno permesso di confermare che i buchi neri supermassicci possono privare le loro galassie ospiti del combustibile necessario per la formazione di nuove stelle. Questo fenomeno è stato osservato in una galassia delle dimensioni della Via Lattea nell’universo primordiale, circa due miliardi di anni dopo il Big Bang. La galassia, soprannominata Galassia di Pablo, è essenzialmente “morta”, avendo quasi completamente smesso di formare nuove stelle. Le osservazioni future con ALMA ci aiuteranno a comprendere meglio l’effetto dei buchi neri supermassicci sulle galassie e sulla formazione stellare.
