Il buco nero che fa "morire di fame" la galassia

Nell'universo primordiale esisteva una galassia che aveva quasi smesso di produrre nuove stelle. Un comportamento insolito che oggi potrebbe finalmente avere una spiegazione. Secondo un nuovo studio, un buco nero situato in una galassia vicina potrebbe essere il responsabile di questo rallentamento. Come? Agitando violentemente il gas che avrebbe dovuto alimentare la nascita di nuove stelle. La ricerca, basata sulle osservazioni dell'osservatorio a raggi X Chandra della NASA e supportata dai dati del telescopio spaziale James Webb, di Hubble e del Very Large Telescope (VLT) dell'ESO, offre una delle prove più convincenti che l'attività di un buco nero possa influenzare non soltanto la propria galassia, ma anche quelle vicine, alterandone profondamente l'evoluzione.. La "Patata Rossa" La protagonista della ricerca è la galassia MQN01 J004131.9-493704, soprannominata dagli astronomi "Red Potato" ("Patata Rossa") per la sua forma irregolare e allungata osservata nelle immagini del James Webb. La sua luce ha impiegato circa 11,7 miliardi di anni per raggiungerci. La osserviamo quindi da quando l'universo aveva appena due miliardi di anni, un'epoca cruciale nella quale le galassie crescevano rapidamente trasformando enormi quantità di gas in nuove stelle. La Patata Rossa si trova in una regione particolarmente densa del cosmo, all'incrocio di giganteschi filamenti della cosiddetta rete cosmica. Si tratta dell'immensa struttura che organizza la materia nell'universo: lunghi filamenti di gas e galassie si intrecciano come una ragnatela cosmica, separati da enormi regioni quasi vuote. Questi nodi rappresentano i luoghi ideali dove le galassie si sviluppano e si alimentano di nuovo gas.. Un'enorme riserva di gas... ma quasi nessuna nuova stella Le osservazioni effettuate con il Very Large Telescope avevano mostrato che la Patata Rossa è immersa in una gigantesca nube di gas relativamente freddo, estesa per centinaia di migliaia di anni luce. Normalmente una simile riserva di gas rappresenta il carburante ideale per la formazione stellare. Il gas, infatti, dovrebbe lentamente condensarsi sotto l'azione della gravità, collassare e dare origine a nuove stelle. Ma nella Patata Rossa accade qualcosa di molto diverso.. Nonostante tutta questa materia prima sia disponibile, il tasso di formazione stellare è sorprendentemente basso. La galassia appare dominata da stelle vecchie e fredde, che le conferiscono il caratteristico colore rossastro osservato da Webb e Hubble. «Le stelle non si stanno formando come previsto, quindi abbiamo cercato di capire il motivo », spiega Weichen Wang dell'Università di Milano-Bicocca, primo autore dello studio. «Abbiamo scoperto che potrebbe esserci una sorta di cuoco cosmico all'opera».. Il gas viene continuamente rimescolato A questa affermazione Wang è giugno dopo che gli astronomi hanno scoperto che la nube di gas che circonda la galassia è estremamente turbolenta. In condizioni normali il gas dovrebbe raffreddarsi progressivamente e precipitare verso il centro della galassia. Qui, comprimendosi, formerebbe nuove stelle. Se però il gas viene continuamente agitato, come se qualcosa lo rimescolasse, questo processo si interrompe. È come cercare di far depositare il fango sul fondo di un bicchiere mentre qualcuno continua a mescolarlo: il materiale rimane sospeso e non riesce mai ad accumularsi. La domanda diventava quindi inevitabile: chi sta "mescolando" questa gigantesca pentola cosmica?. Il sospetto cade su un buco nero vicino La risposta arriva grazie alle osservazioni ai raggi X del telescopio spaziale Chandra. Gli astronomi hanno individuato una galassia vicina, distante circa 200.000 anni luce dalla Patata Rossa, che ospita un buco nero supermassiccio attivo. Quando questi mostri cosmici divorano materia, una parte dell'energia non cade oltre l'orizzonte degli eventi ma viene espulsa nello spazio sotto forma di potentissimi getti di particelle, lanciati quasi alla velocità della luce. Uno di questi getti sembra essere orientato proprio verso la nube di gas che circonda la Patata Rossa.. L'energia trasportata dal getto potrebbe essere sufficiente a mantenere il gas in uno stato di continua agitazione, impedendogli di condensarsi e alimentare la formazione stellare. «Se il getto del buco nero sta davvero rimescolando il gas attorno alla Patata Rossa», spiega Sebastiano Cantalupo, dell'Università di Milano-Bicocca e coautore dello studio, «la galassia potrebbe essere privata del materiale necessario per costruire nuove stelle. In pratica morirebbe lentamente di fame».. Gli effetti sul "vicinato" Finora gli astronomi avevano osservato numerosi casi nei quali i buchi neri regolano la crescita della propria galassia, riscaldando o espellendo il gas disponibile.. Questo studio suggerisce invece, qualcosa di ancora più interessante: i getti prodotti da un buco nero potrebbero estendere la loro influenza anche alle galassie vicine, modificandone l'evoluzione su distanze di centinaia di migliaia di anni luce. Se confermato, questo meccanismo rappresenterebbe una forma di feedback intergalattico, finora solo ipotizzata dai modelli teorici ma raramente osservata con tanta chiarezza.. Due vicine, due destini Il quadro diventa ancora più curioso osservando la galassia che ospita il buco nero. A differenza della Patata Rossa, questa è estremamente attiva: produce stelle a ritmo sostenuto ed è ricca di giovani astri massicci e caldissimi, come accade nella maggior parte delle galassie dell'universo primordiale. In altre parole, mentre continua a costruire stelle al proprio interno, potrebbe contemporaneamente impedire alla vicina di fare lo stesso.. Un laboratorio naturale sull'universo giovane Gli autori hanno preso in considerazione anche altre possibili spiegazioni della turbolenza osservata. Per esempio, un eventuale buco nero nascosto nel cuore della Patata Rossa oppure l'energia liberata dalle poche stelle ancora in formazione. Tuttavia, nessuna di queste ipotesi riesce a spiegare le osservazioni con la stessa efficacia del getto proveniente dalla galassia vicina. Lo studio rappresenta uno dei pochissimi casi in cui è stato possibile analizzare direttamente il gas che circonda una galassia passiva così lontana nel tempo, cioè una galassia che ha quasi cessato di formare nuove stelle quando l'universo era ancora giovanissimo..