I buchi neri attivi potrebbero influenzare la formazione stellare

Un buco nero supermassiccio che sta accumulando materia non è necessariamente soltanto un freno alla formazione di nuove stelle. In uno studio su nove galassie di Seyfert vicine, i ricercatori hanno individuato un disegno spaziale ricorrente: anelli o archi in cui nascono stelle, coni di gas ionizzato dalla radiazione del nucleo galattico attivo e rapide onde d’urto presso il nucleo. Nel loro insieme, queste strutture indicano che l’attività del buco nero e la nascita delle stelle possono essere strettamente intrecciate. 12

Che cosa hanno osservato i ricercatori

Il gruppo ha rilevato anelli o archi di formazione stellare a distanze proiettate di circa 0,8-6 kiloparsec dai centri delle nove galassie. Ha inoltre trovato regioni di gas fotoionizzato dal nucleo galattico attivo (AGN) a forma di cono — spesso due coni contrapposti — che si estendono per kiloparsec, nonché aree centrali dominate da onde d’urto rapide. Regioni dominate esclusivamente dalle onde d’urto circondavano gli shock centrali e comparivano localmente anche in alcuni anelli di formazione stellare. 2

Un AGN è la regione centrale molto luminosa di una galassia, alimentata dalla materia che cade verso un buco nero supermassiccio. Radiazione, venti o getti dell’AGN possono trasferire energia al gas circostante. Le nuove mappe suggeriscono che questo processo non avvenga lontano dalle zone di formazione stellare, ma all’interno di strutture gassose dove si stanno formando anche nuove stelle. 12

Come sono stati separati stelle, AGN e onde d’urto

La difficoltà principale è che il gas eccitato da stelle giovani, radiazione dell’AGN e onde d’urto può produrre segnali sovrapposti nelle righe di emissione ottiche. Per distinguerli, i ricercatori hanno analizzato osservazioni spazialmente risolte ottenute con il Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), installato sul Very Large Telescope dell’ESO, applicando un diagnostico teorico tridimensionale progettato per separare le tre sorgenti di eccitazione. 14

Questo metodo ha permesso di mappare le aree in cui prevaleva ciascun processo, invece di trattare l’emissione centrale di una galassia come un unico segnale mescolato. Osservazioni profonde nei raggi X del telescopio spaziale Chandra hanno fornito un sostegno indipendente all’interpretazione delle strutture centrali legate all’AGN. 12

Perché conta l’orientamento degli shock

Le regioni centrali dominate da shock rapidi si estendevano spesso perpendicolarmente ai biconi di ionizzazione dell’AGN. La ricorrenza di questa geometria è rilevante perché è compatibile con un’interazione fra l’energia generata dall’AGN e il mezzo interstellare circostante, più che con una sovrapposizione casuale lungo la linea di vista. 2

Gli autori ritengono che lo schema sia in generale coerente con interazioni tra getti e mezzo interstellare; dove i getti sono deboli, potrebbero contare anche le interazioni fra venti e gas. In entrambi i casi, gli shock possono perturbare e comprimere il gas, modificando le condizioni dalle quali possono formarsi le stelle. 1

Un quadro più sfumato del feedback degli AGN

Nella versione più semplificata del cosiddetto feedback degli AGN, un buco nero attivo sopprime la formazione stellare scaldando il gas o espellendolo dalla galassia. Questo studio non ribalta quel meccanismo, né dimostra che gli AGN inneschino universalmente la nascita di stelle. Gli autori sottolineano infatti che gli anelli osservati possono essere spiegati anche dall’accumulo di gas nelle risonanze indotte dalle barre galattiche. 1

Le evidenze delineano invece un quadro dipendente dalle condizioni locali. Il gas può alimentare il buco nero; l’AGN può quindi illuminare la galassia e generare deflussi o shock; tali interazioni possono ridistribuire, comprimere oppure disturbare il gas circostante. A seconda dell’ambiente, il risultato può essere la soppressione della formazione stellare, la sua coesistenza con l’attività nucleare o, potenzialmente, la creazione di condizioni favorevoli alla formazione di nuove stelle. 12

La lezione è anche metodologica: per stabilire se un AGN stia spegnendo o favorendo la formazione stellare, occorre distinguere l’eccitazione da shock sia dalla fotoionizzazione prodotta dalle stelle sia da quella dell’AGN. Senza questa separazione, il ruolo del feedback del buco nero può essere interpretato in modo errato. 14