Gli astronomi hanno scoperto cosa può accadere quando un buco nero gigante non interferisce con la vita di un ammasso di galassie. Utilizzando l’osservatorio a raggi X Chandra della NASA e altri telescopi, hanno dimostrato che il comportamento passivo del buco nero può spiegare una notevole quantità di formazione stellare che si verifica in un ammasso galattico distante.
Gli ammassi galattici contengono centinaia o migliaia di galassie permeate da gas caldo che emette raggi X e supera la massa combinata di tutte le galassie. Le espulsioni di materiale alimentato da un buco nero supermassiccio nella galassia centrale dell’ammasso di solito impediscono a questo gas caldo di raffreddarsi per formare un gran numero di stelle. Questo riscaldamento consente ai buchi neri supermassicci di influenzare o controllare l’attività e l’evoluzione del cluster ospite.
Ma cosa succede se quel buco nero non è più attivo?
L’ammasso di galassie SpARCS104922.6 + 564032.5 (abbreviato SpARCS1049), situato a 9,9 miliardi di anni luce dalla Terra, sta fornendo una risposta.
Sulla base delle osservazioni del telescopio spaziale Hubble della NASA e del telescopio spaziale Spitzer, gli astronomi avevano precedentemente scoperto che le stelle si stavano formando a una velocità straordinaria di circa 900 nuovi soli (in termini di massa) all’anno nell’ammasso SpARCS1049. Questa è più di 300 volte la velocità con cui la nostra galassia, la Via Lattea, forma le sue stelle (alla velocità osservata nell’ammasso SpARCS1049, tutte le stelle nella Via Lattea si formerebbero in soli 100 milioni di anni, il che è un breve periodo di tempo rispetto all’età della nostra Galassia, che ha più di 10 miliardi di anni).
“Questo mi ricorda il vecchio detto ‘quando il gatto non c’è, i topi ballano’“, ha detto Julie Hlavacek-Larrondo dell’Università di Montreal in Canada, che ha guidato lo studio. “Qui il gatto, il buco nero, è calmo e i topi, le stelle, sono molto impegnati“.
Questa furiosa formazione stellare si sta verificando a circa 80.000 anni luce dal centro di SpARCS1049, in una regione al di fuori di una qualsiasi delle galassie dell’ammasso. Gli astronomi si chiedono: cosa sta causando questo prodigioso ciclo di nascita stellare? La risposta potrebbe venire da nuovi dati di Chandra che rivelano il comportamento del gas caldo in SpARCS1049. Nella maggior parte del cluster, la temperatura del gas è di circa 36 milioni di gradi Celsius. Tuttavia, nel sito della formazione stellare, il gas è più denso della media e si è raffreddato a una temperatura di circa 5,5 milioni di gradi Celsius.
La presenza di questo gas più freddo suggerisce che altri serbatoi di gas non rilevati si sono raffreddati a temperature ancora più basse che consentono la formazione di un gran numero di stelle.
“Senza il buco nero che bombarda attivamente l’energia nell’ambiente, il gas può raffreddarsi abbastanza da consentire questo impressionante tasso di formazione stellare“, ha detto il coautore Carter Rhea, anche lui dell’Università di Montreal. “Questo tipo di buco nero può essere un modo cruciale per la formazione di stelle all’inizio dell’universo“.
Sebbene ci siano molti esempi in cui l’energia iniettata dai buchi neri è responsabile della riduzione del tasso di formazione stellare da parte di fattori di decine o migliaia di volte o più, gli sciami sono tipicamente di poche centinaia di milioni di anni luce Terra e sono molto più antiche di SpARCS1049.
Nel caso di SpARCS1049, gli astronomi non vedono alcun segno che un buco nero supermassiccio nella galassia centrale stia attivamente attirando la materia. Ad esempio, non ci sono prove di un getto di materiale che soffia via dal buco nero alla radio o una sorgente di raggi X dal centro della galassia, indicando che la materia si è riscaldata quando è caduta verso un buco nero.
“Molti astronomi pensavano che senza l’intervento di un buco nero, la formazione stellare sarebbe stata fuori controllo“, ha detto il coautore Tracy Webb della McGill University, che ha scoperto SpARCS1049 per la prima volta nel 2015 con lo Spitzer Space Telescope della NASA. “Ora abbiamo prove osservative che questo è effettivamente ciò che accade“.
Perché il buco nero è così silenzioso?
La differenza osservata nella posizione tra il gas più denso e la galassia centrale potrebbe essere la causa. Ciò significherebbe che il buco nero supermassiccio al centro di questa galassia ha sete di carburante. La perdita di una fonte di combustibile dal buco nero previene i focolai e consente al gas di raffreddarsi senza impedimenti, con il gas più denso che si raffredda più velocemente.
Una spiegazione di questo cambiamento è che due ammassi galattici più piccoli si sono scontrati ad un certo punto nel passato per formare SpARCS1049, allontanando il gas più denso dalla galassia centrale.
L’articolo che descrive questi risultati è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters ed è disponibile online.
