Nel vasto universo, la galassia GS-10578 appare simile ad altre galassie, ma con una tonalità più rossa a causa del suo rapido allontanamento da noi. Tuttavia, ciò che la distingue è la mancanza di nuove stelle, dovuta all’espulsione di una grande quantità di gas.
La scoperta di GS-10578
Un’osservazione rivoluzionaria
Il ruolo del telescopio JWST
Il telescopio spaziale James Webb (JWST) ha confermato un sospetto di lunga data: alcuni buchi neri supermassicci possono distruggere la propria galassia ospite. La galassia in questione, GS-10578, ha una massa paragonabile a quella della Via Lattea, ma segue un percorso evolutivo molto diverso. Si potrebbe pensare che un buco nero supermassiccio (SMBH) uccida la sua galassia consumando tutto il gas disponibile, impedendo così la formazione di nuove stelle. Tuttavia, la realtà è più complessa.
Una galassia giovane ma morente
Con un’età di soli due miliardi di anni, GS-10578 è troppo giovane per essere considerata “morta” secondo gli standard cosmologici. Le galassie più piccole possono terminare la loro esistenza a questa età dopo essere state inglobate da galassie più grandi, ma una galassia massiccia come GS-10578 dovrebbe avere davanti a sé una vita produttiva. Nonostante ciò, GS-10578 è considerata quasi morta dagli astronomi, incapace di formare nuove stelle a causa del suo buco nero supermassiccio.
Il meccanismo di morte galattica
Il ruolo del buco nero supermassiccio
Espulsione di gas e formazione stellare
Le galassie muoiono quando non hanno abbastanza gas per formare nuove stelle, e le cause di questa mancanza possono variare. A volte, la formazione stellare si interrompe temporaneamente, un fenomeno che gli astronomi chiamano “quenching”. Secondo il Dr. Francesco D’Eugenio dell’Università di Cambridge, “Sapevamo che questa galassia era in uno stato di quenching: non sta formando molte stelle date le sue dimensioni, e ci aspettavamo un legame tra il buco nero e la fine della formazione stellare. Tuttavia, fino all’arrivo del JWST, non siamo stati in grado di studiare questa galassia in dettaglio per confermare quel legame.”
Un processo di espulsione violento
Per i non astronomi, è facile immaginare un buco nero gigante al centro di una galassia che risucchia tutto il gas disponibile, impedendo la formazione di nuove stelle. Tuttavia, anche i buchi neri più affamati non possono fare questo, specialmente in una galassia come GS-10578, che ha una massa stimata di 200 miliardi di Soli, l’80% dei quali è già costituito da stelle. Invece, il buco nero agisce come un caso di avvelenamento da cibo, causando l’espulsione del gas dalla galassia accelerando il materiale a 1.000 chilometri al secondo, circa la velocità di fuga galattica.
Le osservazioni del JWST
Un nuovo tipo di vento galattico
Gas ionizzato e materiale neutro
I buchi neri che creano venti di gas ionizzato che spazzano via il materiale da una galassia sono un fenomeno comune. Tuttavia, fino ad ora, avevamo osservato solo casi in cui questi venti rallentavano la formazione stellare, senza ucciderla completamente. Il JWST ha rivelato che il buco nero di GS-10578 sta lavorando a doppio regime. Oltre ai venti di gas ionizzato caldo ma sottile, il SMBH sta espellendo materiale neutro molto più denso a temperature più basse. Questa maggiore densità ha un impatto molto più significativo sull’equilibrio di massa della galassia ospite, ma è troppo fredda per essere vista direttamente. L’unico motivo per cui sappiamo cosa sta accadendo è grazie alla silhouette creata dalle nubi di gas scuro che oscurano galassie più distanti.
La quantità di gas espulso
La quantità di gas calcolata dalle osservazioni del JWST è sufficiente a spiegare perché GS-10578 ha smesso di formare stelle. “Abbiamo trovato il colpevole,” ha detto D’Eugenio. “Il buco nero sta uccidendo questa galassia e mantenendola dormiente, tagliando la fonte di ‘cibo’ di cui la galassia ha bisogno per formare nuove stelle.”
Implicazioni e conclusioni
Un caso di morte galattica
Un evento rapido e letale
GS-10578 è così distante che la vediamo com’era due miliardi di anni dopo il Big Bang, il che significa che ha raggiunto una massa simile a quella della Via Lattea in modo insolitamente rapido. Data la sua abbondanza di stelle, significa anche che la formazione stellare è stata rapida fino a tempi relativamente recenti – la morte causata dal buco nero è stata rapida e letale, iniziata circa 400 milioni di anni fa.
Un enigma per i modelli attuali
D’altra parte, GS-10578 non mostra nessuno dei segni previsti dai modelli per le galassie uccise in questo modo. La sua forma e il movimento delle sue stelle sono convenzionali, piuttosto che distrutti dalla turbolenza come ci si aspettava. I cadaveri galattici sono comuni nell’universo locale, costituiti da enormi galassie le cui piccole stelle brillano ancora, ma con pochissime stelle di massa maggiore che vivono e muoiono molto più velocemente. Tuttavia, proprio come è difficile identificare il colpevole in un caso freddo, gli esseri umani sono arrivati troppo tardi per osservare direttamente la causa della morte. Ora che abbiamo assistito a un omicidio galattico in azione, sappiamo che può avvenire in questo modo, ma ciò non prova che ogni morte abbia la stessa causa. Un’altra teoria sostiene che le esplosioni di numerose giovani stelle calde possano espellere il gas di una galassia con conseguenze simili, e non sappiamo ancora se alcune delle vittime che vediamo siano morte in questo modo.
Conclusioni
Un nuovo tipo di galassia
Da blue nugget a red nugget
GS-10578 era considerata appartenente a una classe di galassie note come “blue nuggets” perché sono molto densamente popolate e contengono ancora alcune giovani stelle. Tuttavia, si è rivelata essere un “red nugget” – ancora molto densa, ma senza nuova formazione stellare.
Pubblicazione e futuro della ricerca
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature Astronomy. Questa scoperta apre nuove strade per comprendere come i buchi neri supermassicci influenzino l’evoluzione delle galassie e potrebbe portare a una revisione dei modelli attuali di formazione e morte galattica.
