I buchi neri supermassicci nei nuclei della maggior parte delle galassie massicce causano il caos nell'ambiente circostante. Durante le fasi più attive, quando si accendono come quasar luminosi, lanciano deflussi di gas estremamente potenti e ad alta velocità.
Questi deflussi possono spazzare e riscaldare il materiale, svolgendo un ruolo fondamentale nella formazione e nell'evoluzione di enormi galassie. Non solo gli astronomi li hanno osservati nell'universo visibile, ma svolgono anche un ingrediente chiave nei modelli teorici.
Ma la natura fisica degli stessi deflussi è stata un mistero di vecchia data. Quale meccanismo fisico fa sì che il gas raggiunga velocità così elevate e in alcuni casi venga espulso dalla galassia?
Un nuovo studio fornisce la prima prova diretta che questi deflussi sono accelerati da getti energetici prodotti dal buco nero supermassiccio.
Utilizzando il Very Large Telescope in Cile, un team di astronomi guidato da Clive Tadhunter dell'Università di Sheffield, ha osservato la vicina galassia attiva IC 5063. Nelle posizioni della galassia dove i suoi getti colpiscono regioni di gas denso, il gas si muove a velocità straordinarie di oltre 600.000 miglia all'ora.
"Gran parte del gas nei deflussi è sotto forma di idrogeno molecolare, che è fragile nel senso che viene distrutto a energie relativamente basse", ha detto Tadhunter in un comunicato stampa. “Trovo straordinario che il gas molecolare possa sopravvivere essendo accelerato da getti di particelle altamente energetiche che si muovono vicino alla velocità della luce.
Mentre i getti viaggiano attraverso la materia galattica, interrompono il gas circostante e generano onde d'urto. Queste onde d'urto non solo accelerano il gas, ma lo riscaldano. Il team stima che le onde d'urto riscaldino il gas a temperature sufficientemente elevate da ionizzare il gas e dissociare le molecole. L'idrogeno molecolare si forma solo nel gas post-shock significativamente più freddo.
"Sospettavamo che le molecole dovessero essere in grado di riformarsi dopo che il gas era stato completamente sconvolto dall'interazione con un getto di plasma veloce", ha affermato Raffaella Morganti dell'Università Kapteyn di Groningen University. “Le nostre osservazioni dirette sul fenomeno hanno confermato che questa situazione estrema può effettivamente verificarsi. Ora dobbiamo lavorare per descrivere l'esatta fisica dell'interazione. "
Nello spazio interstellare, l'idrogeno molecolare si forma sulla superficie dei granelli di polvere. Ma in questo scenario, è probabile che la polvere sia stata distrutta dalle intense onde d'urto. Mentre è possibile che l'idrogeno molecolare si formi senza l'aiuto di granelli di polvere (come visto nell'universo primordiale), l'esatto meccanismo in questo caso è ancora sconosciuto.
La ricerca aiuta a rispondere a una domanda di vecchia data, fornendo la prima prova diretta che i getti accelerano i deflussi molecolari visti nelle galassie attive e ne pone di nuove.
I risultati sono stati pubblicati su Nature e sono disponibili online.
