Uno studio delle quasar, oggetti cosmici estremamente luminosi, ha svelato come la loro luminosità sia dovuta al processo di collisione tra due galassie.
L’Universo brulica di galassie, miliardi e miliardi a perdita d’occhio e, tra questa moltitudine, alcune galassie spiccano davvero in modo spettacolare. Tali galassie sono le quasar che, alimentate da un buco nero supermassiccio attivo che consuma materiale a una velocità incredibile, sono gli oggetti più luminosi dell’universo. Ecco perché per decenni gli astronomi si sono chiesti come queste galassie avessero un’attività così estrema e ora credono di averlo capito. Effettuando un attento studio delle vicine galassie quasar e non quasar, un team guidato dall’astrofisico Jonny Pierce dell’Università dell’Hertfordshire nel Regno Unito ha concluso che, nella maggior parte dei casi, l’attività dei quasar viene attivata quando due galassie iniziano il processo di collisione e fusione.
E tra qualche miliardo di anni, quando la Via Lattea comincerà a fondersi con Andromeda, anche la nostra galassia diventerà un quasar ardente (e difficilmente saremo in giro per assistervi).
La fonte dell’attività
I buchi neri sono gli oggetti più oscuri dell’Universo e sembrava strano che fossero la forza motrice dietro le luci più brillanti osservate. Tuttavia, anche se non possiamo vedere il buco nero direttamente, l’attività attorno ad esso può diventare intensa.
Quando un buco nero “si nutre” di materiale nella sua orbita, il mix di materia cade semplicemente all’interno ma vortica a grande velocità come l’acqua di uno scarico. L’estremo attrito e la gravità riscaldano il materiale a temperature incredibili, facendolo risplendere di luce in tutto lo spettro elettromagnetico. Più materiale è presente e più forte è il campo gravitazionale, di conseguenza più luce viene prodotta da esso.
Le quasar sono buchi neri supermassicci che accumulano materiale al limite della velocità con cui possono nutrirsi. Se il materiale diventasse ancora più luminoso, la pressione di radiazione verso l’esterno supererebbe la forza di gravità verso l’interno, spingendo il materiale indietro nello spazio. I buchi neri possono superare questo limite per brevi periodi di tempo, ma non per l’accrescimento sostenuto osservato nelle quasar.
La questione principale è rimasta a lungo la provenienza del materiale. Studiare i flussi di materia verso e intorno ai centri galattici delle galassie quasar è davvero complicato. Le strutture sono solitamente troppo piccole per essere osservate a distanza per la maggior parte dei quasar, e i centri galattici brillano troppo luminosi per riuscire a vedere molti dettagli.
Inoltre, gli eventi che innescano l’attività probabilmente richiedono molto più tempo di quanto dura l’attività stessa della quasar. Ciò significa che per ogni galassia quasar con segni dell’attività di innesco, ci sono molte altre galassie che mostrano le stesse caratteristiche nonostante la loro attività debba ancora iniziare.
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Un’indagine dettagliata
Alcuni studi si sono quindi concentrati sulle popolazioni di quasar, da cui le collisioni tra galassie sono emerse come possibile causa ma, per quanto promettenti, le conclusioni sono state alquanto ambigue. Per questo motivo Pierce e i suoi colleghi hanno intrapreso un’indagine più dettagliata di 48 quasar vicini, entro i 3,5 miliardi di anni luce, confrontandoli con 100 galassie simili prive di attività.
Gli scienziati hanno scoperto che ben due terzi delle quasar nel loro campione mostravano segni di disturbo gravitazionale causato da un incontro con un’altra galassia. Esso era pari a tre volte il tasso di disturbo gravitazionale che hanno trovato nelle galassie non quasar e probabilmente il limite inferiore del vero tasso di disturbo nelle quasar.
Quando due galassie si scontrano, enormi quantità di gas vengono trascinate gravitazionalmente verso il buco nero supermassiccio, dandogli un eccesso di materiale fresco di cui nutrirsi. È interessante notare che il team ha scoperto che molti dei quasar osservati erano ancora nella fase precedente alla fusione, dimostrando che i flussi di gas verso un centro galattico possono innescare l’attività molto prima che i due nuclei galattici si fondano.
Tuttavia, ci sono ancora alcune lacune nella nostra comprensione. Le interazioni galattiche possono essere l’innesco più comune per l’attività dei quasar, ma ci sono altri modi in cui l’attività dei quasar può essere attivata che dovranno essere ancora studiati. Sebbene i risultati indichino che i flussi di gas associati alle interazioni tra le galassie possono fornire tassi di caduta di massa sufficienti al buco nero supermassiccio centrale per innescare l’attività dei quasar anche molto prima che i due nuclei si siano uniti, alcuni oggetti vengono innescati in una fase successiva. Inoltre, una minoranza del campione sono galassie a disco che appaiono indisturbate nelle osservazioni, pertanto i processi secolari possono talvolta essere in grado di innescare l’attività dei quasar, anche se questo non è il meccanismo dominante.
Riferimenti: Science Alert, Royal Astronomical Society
