Comunicato Stampa

Catturato un buco nero che fa nascere una galassia?

30 Novembre 2009

Cosa viene prima, i buchi neri supermassivi che divorano freneticamente la materia o le enormi galassie in cui si trovano? Un nuovo scenario è emerso da un insieme di straordinarie osservazioni di un buco nero senza una “casa”: e’ possibile che i buchi neri “costruiscano” la loro galassia ospite. Questo potrebbe essere il collegamento mancante a lungo cercato per capire perché le masse dei buchi neri sono maggiori nelle galassie che contengono più stelle.

“La domanda se viene prima o l’uovo o la gallina-ovvero prima una galassia o il suo buco nero- è oggi  una delle questioni più dibattute in astrofisica”, afferma l’autore principale David Elbaz. “Il nostro studio suggerisce che i buchi neri supermassicci possono dare l’avvio alla formazione di stelle, e quindi ‘costruire’ le loro galassie. Questo legame può spiegare anche perché le galassie che ospitano buchi neri più grandi hanno più stelle”.

Per arrivare ad una conclusione così straordinaria, il gruppo di astronomi ha effettuato osservazioni estensive di un insolito oggetto, il vicino quasar HE0450-2958 (vedi ESO PR 23/05 per uno studio precedente di questo oggetto), che è l’unico per cui non è ancora stata scoperta una galassia ospite [1]. HE0450-2958 è situato ad una distanza di circa 5 miliardi di anni luce.

Fino ad ora, si credeva che la galassia ospite del quasar fosse nascosta dietro una gran quantità di polveri e così gli astronomi hanno usato uno strumento nel medio-infrarosso sul Very Large Telescope dell’ESO per le osservazioni [2]. A queste lunghezze d’onda, le nuvole di polvere risplendono molto e possono essere facilmente scoperte. “L’osservazione a queste lunghezze d’onda ci permetterebbe di rintracciare le polveri che potrebbero nascondere la galassia ospite”, afferma Knud Jahnke, che ha condotto le osservazioni fatte con il VLT. “Comunque, non ne abbiamo trovata nessuna. Abbiamo invece scoperto che una galassia apparentemente non collegata nelle immediate vicinanze del quasar sta producendo stelle ad un ritmo frenetico”.

Queste osservazioni hanno fornito una sorprendente nuova visione del sistema. Mentre non c’è nessuna traccia di stelle attorno al buco nero, la sua galassia compagna è estremamente ricca di stelle luminose e molto giovani. Sta creando stelle a un ritmo pari a circa 350 masse solari all’anno, cento volte maggiore dei ritmi delle tipiche galassie nell’Universo locale.

Osservazioni precedenti avevano mostrato che la galassia compagna è, in effetti, sotto tiro: il quasar sta emettendo un getto di particelle altamente energetiche verso la sua compagna, accompagnato da un flusso di gas che si muove velocemente. L’immissione di materia ed energia nella galassia indica che il quasar stesso indurrebbe la formazione di stelle e stia perciò creando la sua galassia ospite; in tale scenario, le galassie si sarebbero evolute dalle nuvole di gas colpite dai getti energetici emessi dai quasars.

“I due oggetti sono destinati a unirsi in futuro: il quasar si sta muovendo ad una velocità di solo poche decine di migliaia di km/h rispetto alla galassia compagna e la distanza che li separa è solo di circa 22 000 anni luce”, afferma Elbaz. “Sebbene il quasar sia ancora ‘nudo’, sarà poi ‘vestito’ quando si fonderà con la compagna ricca di stelle. Alla fine si troverà in una galassia ospite come tutti gli altri quasars”.

Quindi, il gruppo ha identificato i getti del buco nero come una possibile causa  della formazione delle galassie, e cio’ puo’ rappresentare anche il legame a lungo cercato per comprendere perché la massa dei buchi neri sia maggiore nelle galassie che contengono più stelle [3].

“Una naturale estensione del nostro lavoro è la ricerca di oggetti simili in altri sistemi”, afferma Jahnke.

Strumenti futuri, come l’ Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array, l’European Extremely Large Telescope e il James Webb Space Telescope NASA/ESA/CSA saranno in grado di ricercare oggetti di questo genere a distanze da noi addirittura maggiori, indagando la connessione tra i buchi neri e la formazione delle galassie nel più distante Universo.

Note

[1] I buchi neri supermassivi si trovano nei nuclei della maggior parte delle galassie grandi; a differenza del buco nero inattivo che  si trova al centro della Via Lattea, una parte di essi e’ detta attiva, poiché inglobano enormi quantità di materia. Questa azione frenetica produce un’abbondante emissione di energia nell’intero spettro elettromagnetico; particolarmente spettacolare è il caso dei quasars, dove il nucleo attivo è così intensamente luminoso che eclissa la luminosità della galassia ospite.

[2] Questa parte dello studio è basata sulle osservazioni effettuate nelle lunghezze d’onda medio-infrarosse, con il potente spettrometro e camera  VISIR sul VLT, combinate con dati aggiuntivi: gli spettri ottenuti usando VLT-FORS, immagini ottiche e a infrarossi ottenute dall’Hubble Space Telescope NASA/ESA e osservazioni radio dall’Australia Telescope National Facility.

[3] La maggior parte delle galassie nell’Universo locale contiene un buco nero supermassiccio con una massa di circa 1/700esimo della massa dell’agglomerato stellare. L’origine della  relazione tra la massa di questo buco nero  e la massa stellare è una delle questioni più dibattute nell’astrofisica moderna.

Ulteriori Informazioni

Questa ricerca è stata presentata in alcuni articoli pubblicati sul giornale Astronomy & Astrophysics: “Quasar induced galaxy formation: a new paradigm?” di Elbaz e altri, e sull’ Astrophysical Journal “The QSO HE0450-2958: Scantily dressed or heavily robed? A normal quasar as part of an unusual ULIRG” di Jahnke e altri.

Il gruppo è composto da David Elbaz (Service d’Astrophysique, CEA Saclay, Francia), Knud Jahnke (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Germania), Eric Pantin (Service d’Astrophysique, CEA Saclay, Francia), Damien Le Borgne (Paris University 6 and CNRS, Institut d'Astrophysique de Paris, Francia) e Géraldine Letawe (Institut d'Astrophysique et de Géophysique, Université de Liège, Belgio).

L’ESO (European Southern Observatory) è la principale organizzazione astronomica intergovernativa in Europa e l’osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 14 Nazioni: Austria, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Francia, Finlandia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Portogallo, Spagna, Svezia, Svizzera e Regno Unito. L’ESO compie un ambizioso programma concentrato sulla progettazione, la costruzione e il funzionamento di potenti impianti per l’osservazione situati sulla terra, permettendo agli astronomi di fare importanti scoperte scientifiche. L’ESO ha anche un ruolo dominante nella promozione e organizzazione della cooperazione nella ricerca astronomica. L’ESO gestisce tre eccezionali siti di livello internazionale in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. A Paranal, l’ESO fa funzionare il Very Large Telescope, l’osservatorio astronomico della luce visibile più avanzato al mondo. L’ESO è il partner europeo di un rivoluzionario telescopio astronomico, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L’ESO sta attualmente progettando un grandissimo telescopio europeo ottico/vicino all’infrarosso di 42 metri, E-ELT, che diventerà “l’occhio più grande del mondo in cielo”.

Links

• Articoli scientifici : http://www.aanda.org/10.1051/0004-6361/200912848/pdf e http://arxiv.org/abs/0906.0365

• Pagina web di David Elbaz: http://david.elbaz3.free.fr

Contatti

David Elbaz
CEA, Saclay
France
Tel.: +33 (0)1 69 08 54 39
E-mail: delbaz@cea.fr

Knud Jahnke
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg Tel.: +49 6221 528 398
E-mail: jahnke@mpia-hd.mpg.de

Anna Wolter (press contact Italia)
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Tel.: +39 02 72320321
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso0946.