I buchi neri supermassicci nascosti prendono vita grazie alle collisioni tra galassie.

11 maggio 2023

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da Royal Astronomical Society

Gli astronomi hanno scoperto che i buchi neri supermassicci oscurati dalla polvere sono più probabilmente destinati a crescere e rilasciare enormi quantità di energia quando si trovano all'interno di galassie che si prevede che collidano con una galassia vicina. Il nuovo lavoro, guidato da ricercatori dell'Università di Newcastle, è pubblicato in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Le galassie, compresa la nostra Via Lattea, contengono buchi neri supermassicci al loro centro. Hanno masse equivalenti a milioni o miliardi di volte quella del nostro Sole. Questi buchi neri crescono "mangiando" il gas che cade su di essi. Tuttavia, ciò che spinge il gas abbastanza vicino ai buchi neri perché ciò accada è un mistero in corso.

Una possibilità è che, quando le galassie sono abbastanza vicine, è probabile che siano attratte gravitazionalmente l'una verso l'altra e si "fondono" in una galassia più grande.

Nelle fasi finali del suo viaggio verso un buco nero, il gas si accende e produce una enorme quantità di energia. Questa energia viene tipicamente rilevata utilizzando la luce visibile o i raggi X. Tuttavia, gli astronomi che conducono questo studio sono stati in grado di rilevare i buchi neri in crescita solo utilizzando la luce infrarossa. Il team ha utilizzato dati provenienti da molti telescopi diversi, tra cui il telescopio spaziale Hubble e il telescopio spaziale Spitzer infrarosso.

I ricercatori hanno sviluppato una nuova tecnica per determinare quanto è probabile che due galassie siano molto vicine l'una all'altra e ci si aspetta che collidano in futuro. Hanno applicato questo nuovo metodo a centinaia di migliaia di galassie nell'universo distante (osservando galassie formate da 2 a 6 miliardi di anni dopo il Big Bang) nel tentativo di comprendere meglio il cosiddetto "mezzogiorno cosmico", un momento in cui si prevede che la maggior parte della crescita della galassia e del buco nero dell'universo sia avvenuta.

Comprendere come i buchi neri siano cresciuti durante questo periodo è fondamentale nella ricerca galattica moderna, specialmente perché potrebbe darci un'idea del buco nero supermassiccio situato all'interno della Via Lattea e di come si è evoluta la nostra galassia nel tempo.

Poiché sono così lontane, solo un piccolo numero di galassie nel mezzogiorno cosmico soddisfa i criteri necessari per ottenere misurazioni precise delle loro distanze. Questo rende molto difficile sapere con grande precisione se due galassie sono molto vicine l'una all'altra.

Questo studio presenta un nuovo metodo statistico per superare le limitazioni precedenti nella misurazione delle distanze accurate di galassie e buchi neri supermassicci nel mezzogiorno cosmico. Applica un approccio statistico per determinare le distanze delle galassie utilizzando immagini a diverse lunghezze d'onda e rimuove la necessità di misurazioni di distanza spettroscopiche per singole galassie.

Si prevede che i dati provenienti dal telescopio spaziale James Webb nei prossimi anni rivoluzioneranno gli studi nell'infrarosso e sveleranno ancora più segreti su come crescono questi buchi neri polverosi.

Sean Dougherty, studente post-laurea presso l'Università di Newcastle e autore principale dell'articolo, afferma: "Il nostro nuovo approccio guarda a centinaia di migliaia di galassie distanti con un approccio statistico e chiede quanto siano probabili due galassie che si incontrino e siano quindi su un percorso di collisione."

Il dottor Chris Harrison, coautore dello studio, afferma: "Questi buchi neri supermassicci sono molto difficili da trovare perché la luce X, che gli astronomi hanno usato tipicamente per trovare questi buchi neri in crescita, è bloccata e non rilevata dai nostri telescopi. Ma questi stessi buchi neri possono essere trovati utilizzando la luce infrarossa, che è prodotta dalla polvere calda che li circonda."

Aggiunge: "La difficoltà nel trovare questi buchi neri e nell'assegnare misurazioni di distanza precise spiega perché questo risultato è stato difficile da stabilire in precedenza in queste lontane galassie del mezzogiorno cosmico. Con il JWST ci aspettiamo di trovare molti più di questi buchi neri in crescita nascosti. Il JWST sarà molto più bravo a trovarli, quindi ne avremo molti altri da studiare, compresi quelli più difficili da trovare. Da lì, possiamo fare di più per capire la polvere che li circonda e scoprire quanti ne sono nascosti in galassie lontane."

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Provided by Royal Astronomical Society