domenica 12 luglio 2015

Spazio: antico buco nero sfida le regole di formazione delle galassie


Gli astronomi hanno scoperto un buco nero supermassiccio che sembra infrangere la sincronizzazione della crescita galassia. La scoperta porta gli scienziati a mettere in discussione gli attuali modelli di formazione delle galassie. I buchi neri si possono trovare presso i centri della maggior parte delle galassie. La gran parte hanno poco massa rispetto alla loro galassia ospite. Ricercatori ETH, però, hanno scoperto un particolare enorme buco nero, che è cresciuto così rapidamente che la galassia ospite non è stata in grado di tenere il passo. Questo chiama in causa precedente riflessione sulla co-evoluzione delle galassie e dei loro centrali buchi neri.

Benny Trakhtenbrot, ricercatore presso l'Istituto di astronomia del Politecnico di Zurigo, insieme ad un team internazionale di astrofisici, erano a caccia di antichi massicci buchi neri utilizzando il telescopio Keck di 10 metri situato alle Hawaii. Anche se questo tipo di osservazioni sono per loro di routine, Trakhtenbrot e il team sono rimasti sorpresi dal primo buco nero che hanno osservato. I dati, raccolti con un nuovo strumento, hanno svelato un buco nero gigante che si trova in una lontana galassia, sebbene distante, chiamata CID-947. Dato che la sua luce ha dovuto percorrere una distanza molto lunga, gli scienziati stavano osservando un periodo in cui l'universo aveva meno di 2 miliardi di anni, solo il 14% della sua età attuale (quasi 14 miliardi anni sono passati dal Big Bang). 

L'analisi dei dati raccolti nelle Hawaii ha rivelato che il buco nero nella CID-947, con quasi 7 miliardi di masse solari, è tra i più massicci buchi neri scoperti fino ad ora. Ciò che ha sorpreso i ricercatori, in particolare, non era la massa del buco nero, ma piuttosto la massa della galassia. "Le misure corrispondono alla massa di una galassia tipica", dice Trakhtenbrot, un borsista post-dottorato all'interno del gruppo di lavoro di ricerca della professoressa di astrofisica extragalattica Marcella Carollo. "Abbiamo quindi un gigantesco buco nero in una galassia di dimensioni normali". Il risultato è stato così sorprendente, che due degli astronomi hanno dovuto verificare la massa della galassia indipendente. 

Entrambi sono giunti alla stessa conclusione. Il team riporta i suoi risultati, in questo numero della rivista scientifica Science. La maggior parte delle galassie, compresa la nostra Via Lattea, hanno un buco nero al loro centro che contiene milioni di miliardi di masse solari. "I buchi neri sono oggetti che possiedono una forza gravitazionale che nulla - nemmeno la luce - può sfuggire. La teoria della relatività di Einstein descrive come si piegano spazio-tempo su loro stessi", spiega il professor Kevin Schawinski dell'ETH, co-autore del nuovo studio. L'esistenza di buchi neri può essere dimostrata perché la materia è notevolmente accelerata dalla forza gravitazionale e pertanto emette radiazione ad energia particolarmente alta. 

Fino ad ora, le osservazioni hanno indicato che maggiore è il numero di stelle presenti nella galassia ospite, più grande è il buco nero. "Questo è vero per l'universo locale, che si limita a riflettere la situazione nel recente passato dell'Universo", dice Trakhtenbrot. Questo legame, insieme ad altri elementi di prova, ha portato gli scienziati a supporre che la crescita dei buchi neri e la formazione di stelle vanno mano nella mano. Questo è abbastanza ragionevole, se un serbatoio comune di gas freddo è stato responsabile della formazione delle stelle e l''alimentazione' del buco nero al centro della galassia, dice Trakhtenbrot. Inoltre, studi precedenti hanno suggerito che la radiazione emessa durante la crescita del buco nero ha controllato, oppure interrotto la creazione di stelle, appena l'energia rilasciata ha riscaldato il gas. 

Gli ultimi risultati, tuttavia, suggeriscono che questi processi funzionano in modo diverso, almeno nell'universo primordiale. La distanza del giovane buco nero osservato da Trakhtenbrot e dai suoi colleghi ha una massa circa 10 volte inferiore rispetto alla sua galassia. Nell'universo locale di oggi, i buchi neri di solito raggiungono una massa compresa tra 0,2 e 0,5 per cento della massa della loro galassia ospite. "Ciò significa che questo buco nero è cresciuto molto più efficientemente rispetto al suo galassia, contraddicendo i modelli che prevedono uno sviluppo mano nella mano", spiega il ricercatore dell'ETH. I ricercatori hanno anche concluso dalle loro osservazioni che, anche se il buco nero ha raggiunto la fine della sua crescita, le stelle si stavano ancora formando. 

Contrariamente alle ipotesi precedenti, l'energia e il flusso di gas, spinti dal buco nero, non ha fermato la creazione di stelle. La galassia potrebbe continuare a crescere in futuro, ma il rapporto tra la massa del buco nero e quello delle stelle rimarrebbe insolitamente grande. I ricercatori ritengono che CID-947 potrebbe quindi essere un precursore dei più estremi, sistemi di massa che osserviamo nell'universo locale di oggi, come la galassia NGC 1277 nella costellazione di Perseo, circa 220 milioni di anni luce di distanza dalla nostra Via Lattea. Essi sperano di ottenere una maggiore visione dei legami tra il buco nero e la galassia ospite, attraverso osservazioni con il radiotelescopio Alma in Cile.




Fonte: ETHZ News

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