Uno studente universitario dell'Università del Massachusetts ad Amherst (UMA) ha condotto una ricerca sulla crescita delle stelle e
Come crescono le galassie?
Gli astronomi sanno che l'evoluzione delle galassieè causata da due processi: la crescita dei buchi neri supermassicci al centro di ciascuno di essi e la formazione di nuove stelle. Ma il modo in cui questi processi sono collegati è rimasto un mistero, ed è una delle domande che studierà il telescopio spaziale James Webb appena lanciato. Il lavoro di Meredith Stone, che si diplomerà al programma di astronomia dell'UMass Amherst nel maggio 2022, aiuterà gli scienziati a capire meglio come sono collegati.
"Sappiamo che le galassie crescono,si scontrano e cambiano nel corso della loro vita”, afferma Stone, che ha completato lo studio sotto la direzione di Alexandra Pope, professoressa di astronomia dell’UMA e autrice senior di un nuovo articolo recentemente pubblicato sull’Astrophysical Journal. “E sappiamo che la crescita dei buchi neri e la formazione stellare svolgono un ruolo decisivo. È risaputo che questi due fattori sono correlati e si influenzano a vicenda. Ma fino ad ora è stato difficile capire esattamente come”.
Qual è il problema?
Uno dei motivi per cui è difficile studiareL'interazione tra buchi neri e stelle è tale che è difficile per gli astronomi osservare veramente queste interazioni. Il problema è che tutti i processi importanti sono nascosti dietro enormi nubi di polvere cosmica. Pertanto, nelle galassie che stanno attivamente formando stelle, più del 90% della luce visibile può essere assorbita da essa.
Galassia NGC 1614. Foto: NASA
Tuttavia esiste una soluzione alternativa:Quando la polvere assorbe la luce visibile, si riscalda. E sebbene l’occhio umano nudo non possa vedere il calore, i telescopi a infrarossi sì. Nell’ambito del nuovo studio, gli scienziati hanno utilizzato il telescopio spaziale Spitzer raccolto durante la campagna LIRG Survey (GOALS) dei Great Observatories All-sky. L’obiettivo è studiare le lunghezze d’onda del medio infrarosso di alcune delle galassie più luminose che sono relativamente vicine alla Terra. In particolare, gli astronomi sono alla ricerca di speciali segni rivelatori che siano le impronte digitali dei buchi neri e delle stelle nel mezzo della formazione.
C'è una soluzione
Il problema è che queste tracce sono molto deboli,e sono quasi indistinguibili dal rumore generale dello spettro infrarosso. Nell'ambito di un nuovo studio, Meredith Stone ha calibrato le misurazioni di questi indicatori per essere più precise.
Una volta che gli astronomi hanno ricevuto dati più chiariosservazioni, hanno visto che la crescita del buco nero e la formazione stellare in realtà avvengono simultaneamente nelle stesse galassie, e sembrano influenzarsi a vicenda.
Gli scienziati hanno persino calcolato il rapportodescrive come questi due fenomeni sono correlati. Gli astronomi hanno così scoperto righe di emissione luminose [Ne ii] e [Ne iii], che sono "responsabili" della formazione stellare, e linee di emissione più deboli [Ne v] e [O iv] provenienti da galassie con nuclei attivi (AGN) su tutto lo spettro. Si è scoperto che la luminosità di Ne ii è abbastanza costante in tutte le celle della frazione AGN, mentre la luminosità di [O]iv e [Nev] aumenta di più di un ordine di grandezza.
I ricercatori hanno anche scoperto che l'usola luminosità [O iv] senza correzione per la formazione stellare può portare a una sovrastima del tasso di accrescimento del buco nero (BHAR, velocità di accrescimento del buco nero) fino a 30 volte nelle galassie luminose dell'infrarosso (LIRG, galassie luminose dell'infrarosso) con una predominanza di brillamenti stellari . Il rapporto tra il tasso BHAR e la formazione stellare aumenta di oltre tre ordini di grandezza a seconda della proporzione di AGN nella gamma del medio infrarosso delle galassie LIRG.
Perché è così importante?
Questo non è solo un entusiasmante scientificorisultato. I risultati del nuovo studio aiuteranno a utilizzare il JWST, con il suo accesso senza precedenti alla luce del medio infrarosso, per studiare più da vicino la formazione delle galassie. Dopotutto, sebbene gli scienziati abbiano calcolato come i buchi neri e le stelle siano collegati in una galassia, il motivo per cui ciò accade rimane un mistero.
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