Le esplosioni di supernova e i getti di un mostruoso buco nero stanno disperdendo il gas di fabbricazione stellare di una galassia, guidando una drammatica trasformazione dalla spirale della giovinezza alla vecchia ellittica, secondo un nuovo studio di una galassia recentemente fusa. Il gas freddo, il carburante da cui si formano le nuove stelle, è essenziale per la giovinezza e il vigore di una galassia. Ma le esplosioni di supernova possono iniziare il declino della formazione stellare e quindi le onde d'urto del buco nero supermassiccio finiscono il lavoro, trasformando le galassie a spirale in ellittiche "rosse e morte".
Gli astronomi pensano di aver identificato una galassia recentemente fusa, NGC 3801, dove questa perdita di gas è appena iniziata. Utilizzando le osservazioni ultraviolette del Galaxy Evolution Explorer (GALEX) della NASA e una miriade di altri strumenti, le nuove scoperte colmano un vuoto importante nella comprensione attuale dell'evoluzione galattica.
"Abbiamo catturato una galassia nell'atto di distruggere il suo combustibile gassoso per nuove stelle e di marciare verso l'essere un tipo di galassia rossa e morta", ha detto Ananda Hota, autrice principale di un nuovo documento nelle comunicazioni mensili del Royal Astronomical Società. "Abbiamo trovato un pezzo mancante cruciale per collegare e risolvere il puzzle di questa fase dell'evoluzione della galassia."
È noto da tempo che le galassie a spirale ricche di gas come la nostra Via Lattea si scontrano per creare galassie ellittiche come quella osservata nello studio. Queste grandi galassie rotonde hanno una formazione stellare molto ridotta.
I buchi neri supermassicci che risiedono nei centri delle galassie possono divampare quando vengono assorbiti dal gas durante le fusioni galattiche. Mentre un gigantesco buco nero si nutre, getti colossali di materia esplodono da esso, dando origine a quello che è noto come un nucleo galattico attivo. Secondo la teoria, le onde d'urto di questi getti si surriscaldano e disperdono i serbatoi di gas freddo nelle galassie ellittiche, impedendo così alle nuove stelle di prendere forma.
NGC 3801 mostra segni di tale processo. Questa galassia è unica in quanto è evidente la prova di una fusione passata e le onde d'urto dei getti del buco nero centrale hanno iniziato a diffondersi molto recentemente. I ricercatori hanno usato Galaxy Evolution Explorer per determinare l'età delle stelle della galassia e decifrarne la storia evolutiva. Le osservazioni ultraviolette mostrano che la formazione stellare di NGC 3801 si è esaurita negli ultimi 100-500 milioni di anni, dimostrando che la galassia ha effettivamente iniziato a lasciarsi alle spalle i suoi anni giovanili. La mancanza di molte grandi, nuove stelle blu rende NGC 3801 un aspetto giallastro e rossastro alla luce visibile, e quindi di mezza età.
Cosa sta facendo invecchiare la galassia e creare meno stelle? Le stelle blu di breve durata che si sono formate subito dopo essersi fuse con un'altra galassia sono già esplose come supernovae. I dati del telescopio spaziale Hubble della NASA hanno rivelato che quelle esplosioni stellari hanno innescato un rapido deflusso di gas riscaldato dalle regioni centrali di NGC 3801. Quel deflusso ha iniziato a bandire le riserve di gas freddo, e quindi ha ridotto la produzione di stelle complessiva di NGC 3801.
Qualche formazione stellare sta ancora avvenendo in NGC 3801, come mostrato nelle lunghezze d'onda ultraviolette osservate da Galaxy Evolution Explorer e nelle lunghezze d'onda infrarosse rilevate dallo Spitzer Space Telescope della NASA. Ma quell'ultimo sfarfallio della giovinezza sarà presto estinto dalle colossali onde d'urto dei getti del buco nero, visti alla luce a raggi X dall'osservatorio a raggi X Chandra della NASA. Queste onde esplosive si precipitano verso l'esterno dal centro galattico ad una velocità di quasi due milioni di miglia all'ora (quasi 900 chilometri al secondo). Le onde raggiungeranno le porzioni esterne di NGC 3801 in circa 10 milioni di anni, disperdendo l'eventuale gas idrogeno freddo rimanente e rendendo la galassia veramente rossa e morta.
Gli astronomi pensano che la transizione catturata all'inizio nel caso di NGC 3801 - dalla fusione di galassie ricche di gas all'ascesa di un'ellittica dall'aspetto vecchio - avvenga molto rapidamente su scale temporali cosmiche.
“L'estinzione della formazione stellare da parte del feedback del nucleo galattico attivo si verifica probabilmente in appena un miliardo di anni. Non è molto lungo rispetto all'età di 10 miliardi di anni di una tipica grande galassia ", ha detto Hota. "L'evento esplosivo delle onde d'urto causato dal buco nero centrale è così potente che può cambiare radicalmente il corso futuro dell'evoluzione di un'intera galassia."
Ulteriori osservazioni per lo studio sulla luce ottica provengono dallo Sloan Digital Sky Survey e in radio usando la Very Large Array nel New Mexico.
Hota è un astronomo di Pune, in India, ha condotto lo studio come ricercatore post-dottorato presso l'Istituto di Astronomia e Astrofisica presso l'Accademia Sinica di Taipei, Taiwan.
