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L”appetito’ insaziabile dei quasar

Illustrazione artistica del concetto del disco di accrescimento attorno al buco nero nella galassia Mrk 231. Il flusso di radiazione è rappresentato in alto sopra il disco (in blu) ma non è ciò che si vede da Terra. Si nota inoltre un getto, molto stretto e localizzato che era noto prima delle osservazioni di Gemini.
Credit:Gemini Observatory/AURA, Lynette Cook

Quando due galassie fondono (merging), il buco nero supermassiccio centrale che si forma nella nuova galassia sviluppa una sorta di “appetito” insaziabile e insostenibile. Per la prima volta, alcune osservazioni realizzate con l’osservatorio Gemini hanno permesso agli astronomi di rivelare, chiaramente, un flusso di radiazione di alta energia su larga scala la cui attività sembra sia arrivata alle fasi finali. Il flusso di radiazione sta effettivamente privando la galassia del gas e delle polveri associate al disco di accrescimento che alimenta l’attività del buco nero, non solo, ma questa perdita di materia frena anche l’attività di formazione stellare.

Secondo Sylvain Veilleux dell’Università del MarylandMarkarian 231, la galassia implicata, è una sorta di “laboratorio ideale” per studiare l’attività dei buchi neri nei nuclei galattici attivi. “Questo oggetto è incredibilmente vicino e rappresenta il miglior esempio che conosciamo di una galassia gigante che sta vivendo gli stadi finali di un processo violento di merging dove si sta rivelando il quasar centrale“, spiega Veilleux. “E’ molto probabile che questi processi estremi stiano avvenendo anche in altre galassie attive“. Nonostante Mrk 231 sia stata studiata a lungo e sia nota per la presenza di getti relativistici, le osservazioni di Gemini hanno evidenziato la presenza di un flusso di radiazione che si estende in tutte le direzioni fino ad una distanza di circa 8.000 anni-luce attorno al nucleo della galassia e con una velocità di circa 1.000 Km/sec. A queste velocità, il gas potrebbe andare da New York a Los Angeles in circa 4 secondi! Questo flusso di radiazione sta togliendo gas al nucleo della galassia ad un ritmo vertiginoso, più di 2,5 volte quello previsto affinchè si formino nuove stelle. Mrk 231 si trova a circa 600 milioni di anni-luce nella direzione della costellazione dell’Orsa Maggiore. Sebbene la sua massa sia incerta, alcune stime indicano che essa sia almeno tre volte quella della Via Lattea mentre la massa del suo buco nero viene stimata essere dell’ordine di 10 milioni di masse solare, cioè tre volte quella del buco nero della nostra galassia. Nei nuclei galattici attivi (Active Galactic Nuclei o AGN) il flusso di materia che cade verso il buco nero centrale alimenta, di solito, l’attività dei quasar. L’oggetto in questione, Mrk 231, si trova oggi in una fase di transizione dove l’attività del quasar sta ripulendo, per così dire, l’ambiente galattico nucleare. Alla fine di questo processo, l’AGN si estinguerà. Senza gas, che occorre per formare nuove stelle, la galassia ospite “muore di fame” e diventa un insieme di stelle vecchie e solo poche stelle più giovani resistono ancora per rigenerare gli eventuali processi di formazione stellare. Insomma, le stelle più vecchie faranno apparire la galassia più arrossata e solo allora potremmo dire che siamo nella fase, come dicono gli astronomi, di “read and dead“. L’evoluzione dei buchi neri supermassicci è sostanzialmente legata ai processi di formazione stellare che avvengono nelle galassie e ciò determina una forte connessione tra la massa del buco nero e la massa delle stelle della galassia ospite. Ora, dato che la maggior parte delle galassie, almeno nell’Universo locale, non mostrano segni di evoluzione associata ai rispettivi buchi neri, si pensa che debbano esistere alcuni processi fisici che causano l’arresto dell’attività nucleare delle galassie. Alcuni modelli, infatti, suggeriscono che il “colpevole” di tutto ciò sia proprio la presenza di flussi estremi di radiazione provenienti dai quasar che determinano proprio l’assenza di materia ed energia per poter alimentare l’attività dei buchi neri centrali. Insomma, i risultati ottenuti con il telescopio Gemini mostrano la prima chiara evidenza osservativa che la presenza di questi flussi di radiazione siano la causa principale che porterà all’estinzione dei processi fisici legati all’attività dei buchi neri e all’attività di formazione stellare.

ArXiv: INTEGRAL FIELD SPECTROSCOPY OF MASSIVE, KILOPARSEC-SCALE OUTFLOWS IN THE INFRARED-LUMINOUS QSO MRK 231

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buchi neri supermassicci | disco di accrescimento | formazione stellare | galassie | merging | nuclei galattici attivi | quasar

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