Credito d'immagine: Chandra
Nuove immagini prese dall'Osservatorio dei raggi X di Chandra mostrano le galassie in una fase energetica del loro sviluppo. Gli astronomi credono che questo sia solo uno stadio del ciclo più lungo in cui il gas si raffredda per formare galassie, che poi si fondono e creano un buco nero supermassiccio. Getti di gas caldo esplodono dal buco nero spazzando via tutta la materia, dando al gas la possibilità di raffreddarsi? e quindi il ciclo ricomincia da capo.
Le immagini realizzate dall'Osservatorio dei raggi X Chandra della NASA hanno rivelato due lontani cantieri cosmici pieni di attività. Questa scoperta mostra come i buchi neri super massicci controllano la crescita di enormi galassie nel lontano universo.
I raggi X sono stati rilevati da vaste nuvole di particelle ad alta energia attorno alle galassie 3C294 e 4C41.17, che distano rispettivamente 10 e 12 miliardi di anni luce dalla Terra. Le particelle energetiche sono state lasciate fuori da eventi esplosivi passati che possono essere rintracciati attraverso i raggi X e i getti radio fino ai buchi neri super massicci situati nei centri delle galassie.
"Queste galassie stanno rivelando una fase energetica in cui un buco nero super massiccio trasferisce una notevole energia nel gas che circonda le galassie", ha dichiarato Andrew Fabian dell'Università di Cambridge in Inghilterra, autore principale di un articolo su 3C294 che apparirà in un prossimo numero del mensile Avvisi della Royal Astronomical Society. "Questo sembra essere cruciale per spiegare le proprietà sconcertanti delle galassie odierne, in particolare quelle che si raggruppano in grandi ammassi", ha detto.
L'immagine che sta emergendo è di un grande ciclo cosmico. Una fitta regione di gas intergalattico si raffredda per formare diverse galassie più piccole, che si fondono per formare una galassia più grande con un buco nero super massiccio. La galassia e il suo buco nero centrale continuano a crescere fino a quando l'energia generata dai getti dalla vicinanza del vorace buco nero arresta la caduta della materia nel buco nero. Milioni di anni dopo la cessazione dell'attività del getto, la materia riprenderà a cadere nel buco nero e il ciclo ricomincerà.
Sia il 3C294 che il 4C41.17 risiedono in regioni dello spazio che contengono un numero insolitamente alto di galassie. Il gas e le galassie che circondano queste galassie alla fine collasseranno per formare ammassi di galassie, alcuni degli oggetti più massicci dell'universo. Sebbene 3C294 e 4C41.17 cresceranno a dimensioni gigantesche, attraverso l'accumulo di materia circostante che forma centinaia di miliardi di stelle, la loro crescita non viene incontrollata.
"È come se la natura cercasse di imporre un limite di peso alle dimensioni delle galassie più massicce", ha affermato Caleb Scharf della Columbia University, New York, e autore principale di un documento su 4C41.17 da pubblicare sul The Astrophysical Journal. “Le osservazioni di Chandra ci hanno fornito un indizio importante su come ciò avvenga. I getti ad alta energia offrono ai buchi neri super enormi una portata estesa per regolare la crescita di queste galassie ", ha detto.
In 3C294 e 4C41.17, gli inferni turbinanti a caldo intorno ai loro buchi neri super massicci hanno lanciato getti magnetizzati di particelle ad alta energia identificate inizialmente dai radiotelescopi. Questi getti, che sono stati rilevati anche da Chandra, hanno spazzato via nuvole di polvere e gas e hanno contribuito a innescare la formazione di miliardi di nuove stelle. Le nuvole polverose a forma di stella di 4C41.17, la più potente fonte di radiazione infrarossa mai osservata, sono incorporate in nuvole di gas ancora più grandi.
Gli astronomi hanno recentemente utilizzato l'Osservatorio di Keck per osservare queste nuvole più grandi, che hanno una temperatura di 10.000 gradi. Queste nuvole sono materiale residuo della formazione della galassia e avrebbero dovuto raffreddarsi rapidamente per irraggiamento in assenza di una fonte di calore.
"Significativamente, le nuvole di gas caldo coincidono strettamente con la massima estensione dell'emissione di raggi X", ha affermato Michiel Reuland del Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California, coautore del documento 4C41.17 e di un documento che descrive l'Osservatorio di Keck lavoro. "I risultati di Chandra mostrano che particelle o radiazioni ad alta energia possono fornire l'energia necessaria per illuminare queste nuvole", ha detto.
La maggior parte dei raggi X da 4C41.17 e 3C294 sono dovuti a collisioni di elettroni energetici con lo sfondo cosmico di fotoni prodotti nell'universo primordiale caldo. Poiché queste galassie sono lontane, la loro radiazione osservata ha avuto origine quando l'universo era più giovane e lo sfondo era più intenso. Questo effetto migliora la radiazione X e aiuta gli astronomi a studiare galassie estremamente distanti.
Il Marshall Space Flight Center della NASA, Huntsville, Alabama, gestisce il programma Chandra. TRW, Inc., Redondo Beach, California, è il principale appaltatore di veicoli spaziali. Il centro radiografico Chandra di Smithsonian controlla le operazioni scientifiche e di volo da Cambridge, Massachussets, per l'Office of Space Science, quartier generale della NASA, Washington.
Fonte originale: Comunicato stampa della NASA
