I grandi buchi neri che risiedono al centro delle galassie possono essere bestie affamate. Ma cosa forza quel gas e quella polvere degli ultimi anni luce nella fauci di questi buchi neri supermassicci?
È stato teorizzato che le fusioni tra galassie disturbano il gas e la polvere in una galassia e costringono la materia nelle immediate vicinanze del buco nero. Cioè, fino a quando un recente studio su 140 galassie che ospitano Active Galactic Nuclei (AGN) - un altro nome per buchi neri attivi al centro delle galassie - ha fornito forti prove del fatto che molte delle galassie contenenti queste AGN non mostrano segni di fusioni passate.
Lo studio è stato condotto da un team internazionale di astronomi. Mauricio Cisternas del Max Planck Institute for Astronomy e il suo team hanno utilizzato i dati di 140 galassie che sono state riprese dall'osservatorio dei raggi X XMM-Newton. Le galassie che hanno campionato avevano uno spostamento verso il rosso tra z = 0,3 - 1, il che significa che sono tra circa 4 e 8 miliardi di anni luce di distanza (e quindi, la luce che vediamo da loro ha circa 4-8 miliardi di anni).
Tuttavia, non si limitavano a guardare le immagini delle galassie in questione; una tendenza alla classificazione di quelle galassie che mostrano che i nuclei attivi sono più distorti dalle fusioni potrebbero insinuarsi. Piuttosto, hanno creato un "gruppo di controllo" di galassie, usando immagini di galassie inattive dallo stesso spostamento verso il rosso delle galassie ospiti AGN. Hanno preso le immagini dal Cosmic Evolution Survey (COSMOS), un sondaggio di una vasta regione del cielo in diverse lunghezze d'onda della luce. Poiché queste galassie erano dello stesso spostamento verso il rosso di quelle che volevano studiare, mostrano lo stesso stadio dell'evoluzione galattica. In tutto, avevano 1264 galassie nel loro campione di confronto.
Il modo in cui hanno progettato lo studio ha comportato un principio della scienza che non viene normalmente utilizzato nel campo dell'astronomia: lo studio cieco. Cisternas e il suo team avevano 9 galassie di confronto - che non contenevano AGN - dello stesso spostamento verso il rosso per ognuna delle 140 galassie che mostravano segni di avere un nucleo attivo.
Quello che hanno fatto dopo è stato rimuovere qualsiasi segno del nucleo attivo luminoso nell'immagine. Ciò significa che essenzialmente le galassie nel loro campione di 140 galassie con AGN apparire persino a un occhio allenato come una galassia senza i segni rivelatori di un AGN. Hanno quindi presentato le galassie di controllo e le immagini AGN modificate a dieci diversi astronomi e hanno chiesto loro di classificarle tutte come "distorte", "moderatamente distorte" o "non distorte".
Poiché la loro dimensione del campione era piuttosto gestibile e la distorsione in molte galassie sarebbe troppo sottile per essere riconosciuta da un computer, il cervello umano alla ricerca di schemi era il loro strumento di analisi delle immagini preferito. Può sembrare familiare: qualcosa di simile viene fatto con enorme successo con le persone che sono classificatori di galassie amatoriali al Galaxy Zoo.
Quando una galassia si fonde con un'altra galassia, la fusione distorce la sua forma in modi identificabili: deformerà una galassia ellittica normalmente liscia fuori forma, e se la galassia è una spirale le braccia sembrano essere un po '"slegate". Se le fusioni galattiche fossero la causa più probabile di AGN, quelle galassie con un nucleo attivo sarebbero più probabili per mostrare distorsioni rispetto a questa fusione passata.
Il team ha attraversato questo processo di accecamento dello studio per eliminare ogni pregiudizio che coloro che guardavano le immagini avrebbero dovuto classificare AGN come più distorto. Avendo entrambi una dimensione del campione ragionevolmente grande di galassie e rimuovendo qualsiasi pregiudizio durante l'analisi delle immagini, speravano di mostrare definitivamente se esiste la correlazione tra AGN e fusioni.
Il risultato? Quelle galassie con un nucleo galattico attivo non mostravano più distorsioni nell'insieme di quelle galassie nel campione di confronto. Come affermano gli autori nel documento, "Fusioni e interazioni che coinvolgono gli host AGN non sono dominanti e non si verificano più frequentemente rispetto alle galassie inattive".
Ciò significa che gli astronomi non possono indicare le fusioni galattiche come la ragione principale dell'AGN. Lo studio ha dimostrato che almeno il 75% della creazione di AGN - almeno tra gli ultimi 4-8 miliardi di anni - deve provenire da fonti diverse dalle fusioni galattiche. Probabili candidati per queste fonti includono: "molestie galattiche", quelle galassie che non si scontrano, ma si avvicinano abbastanza da influenzarsi reciprocamente in modo gravitazionale; l'instabilità della barra centrale in una galassia; o la collisione di gigantesche nuvole molecolari all'interno della galassia.
Sapere che AGN non è causato in gran parte da fusioni galattiche aiuterà gli astronomi a comprendere meglio la formazione e l'evoluzione delle galassie. I nuclei attivi nelle galassie che li ospitano influenzano notevolmente la formazione galattica. Questo processo è chiamato "feedback AGN" e i meccanismi e gli effetti che risultano dall'interazione tra lo streaming di energia dall'AGN e il materiale circostante al centro di una galassia è ancora un argomento caldo di studio in astronomia.
Le fusioni in un passato più lontano di 8 miliardi di anni potrebbero ancora essere correlate all'AGN - questo studio esclude solo una certa popolazione di queste galassie - e questa è una domanda che il team intende affrontare, in attesa di sondaggi da parte del telescopio spaziale Hubble e il James Webb Space Telescope. Il loro studio sarà pubblicato nel numero del 10 gennaio dell'Astrophysical Journal e una versione prestampata è disponibile su Arxiv.
Fonte: comunicato stampa HST, Max Planck Institute for Astronomy, articolo Arxiv
