Quanto tempo le galassie dedicano all’attività “fisica”?

In un periodo in cui i media ci subissano con discorsi salutistici e con consigli sempre più frequenti sull’utilità dell’attività fisica nel mantenere una forma invidiabile, come si comporta l’Universo a questo riguardo? In particolar modo, le strutture più pesanti e “obese”, le galassie?

Una domanda a cui non si è ancora data una risposta chiara e definitiva è la seguente: “Come sono nati e come sono cresciuti i buchi neri supermassicci al centro delle galassie e quale sarà il loro comportamento nel futuro?”. Non è ancora facile rispondere, ma una recente ricerca di Chandra ha gettato nuova luce sulla problematica.

La maggior parte delle galassie, tra cui la nostra, contengono al loro centro un buco nero di massa enorme. Le masse di questi oggetti “mostruosi” vanno da milioni a bilioni di volte quella solare. Per ragioni non ancora note completamente, questi straordinari oggetti celesti esibiscono una grande varietà di livelli di attività: alcuni sono dormienti o in letargo, mentre altri sono super attivi.

I più efficienti producono quelli che in gergo astronomico vengono chiamati AGN, ossia Active Galactic Nuclei (Nuclei galattici Attivi). Grandi quantità di gas precipitano verso il nucleo, si riscaldano e brillano intensamente nella banda dei raggi-X.

Studi recenti hanno mostrato che solo l’uno per cento delle galassie di massa simile alla nostra contengono buchi neri supermassicci in fase attiva. Per capire meglio la loro storia passata e futura è necessario definire quanti buchi neri di questo tipo sono stati attivi durante le varie fasi dell’Universo. Queste informazioni sono fondamentali per comprendere come i buchi neri crescono all’interno delle gradi strutture e come il loro sviluppo sia condizionato da ciò che li circonda. Avremmo, in altre parole, un bell’aiuto per la risposta alla nostra domanda iniziale.

Quest’aiuto è arrivato dal “solito” Chandra, attraverso la sua campagna osservativa chiamata ChaMP (Chandra Multiwavelength Project) che ha coperto un’area di circa trenta gradi quadrati di cielo. Combinando le osservazioni X di Chandra con quelle ottiche dello Sloan Digital Sky Survey si sono analizzate circa 100000 galassie. Tra queste ben 1600 sono sorgenti di raggi X, chiaro segnale di una possibile attività di tipo AGN.

Innanzitutto, si sono studiate galassie di “$campo$” o isolate, non appartenenti ad alcun gruppo. E’ la prima volta che si ottengono risultati sull’attività di questo tipo di galassie, non disturbate dalla presenza troppo ingombrante di compagne. Lo scopo finale era quello di capire quanto la fase attiva AGN potesse aver influenzato la crescita dell’intera galassia. Si è trovata una forte correlazione tra la massa dei buchi neri centrali e la massa della regione centrale della galassia ospite. Questo fatto non è banale come può sembrare e indica come le due crescite siano strettamente collegate. Conoscere meglio la percentuale di AGN nell’Universo locale diventa quindi cruciale per capire la crescita di entrambi: buco nero e galassia.

Si è intanto stabilito che la frazione di galassie contenenti AGN dipende essenzialmente dalla massa dell’intera galassia. Le più massicce sono anche le più probabili ospiti di AGN, mentre quelle più piccole, dell’ordine di un decimo della Via Lattea, hanno una probabilità dieci volte minore di ospitare un AGN.

Inoltre, si è anche vista un graduale diminuzione della frazione di AGN, a mano a mano che ci si allontana dal tempo del Big Bang. Ciò indica che il “combustibile” e i meccanismi di attivazione del “carburante” sono cambiati nel tempo.

Si è, infine, accertato che il fatto di essere galassie isolate o in gruppo poco influenza la crescita dei buchi neri supermassicci. Questo dimostra che i buchi neri attivi non sono “antisociali” e si trovano bene e riescono a svilupparsi anche in mezzo alla confusione. Al limite, potrebbe esserci una differente velocità di evoluzione. Forse gli AGN nei gruppi iniziarono la loro “ginnastica” più rapidamente ma si addormentarono altrettanto rapidamente, pareggiando alla fine il numero di quelli presenti nelle galassie di $campo$.

Due galassie studiate dalla ricerca di cui si parla nel testo. A sinistra la Abell 644, appartenente a un gruppo distante 1,1 miliardi di anni luce. A destra la SDSS J1021+1312

Due galassie studiate dalla ricerca di cui si parla nel testo. A sinistra la Abell 644, appartenente a un gruppo distante 1,1 miliardi di anni luce. A destra la SDSS J1021+1312, oggetto isolato a circa 900 milioni di anni luce dalla Terra. Entrambe mostrano un AGN al loro centro. Il colore blu si riferisce alle osservazioni di Chandra; il rosso, giallo e bianco a quelle nell’ottico. (Fonte: X-ray: NASA/CXC/Univ of Washington/D.Haggard et al, Optical: SDSS)

La Via Lattea contiene un buco nero supermassiccio, conosciuto come Sagittario A (Sgr A). Anche se tracce di modesta attività sono state notate da Chandra e da altri telescopi, il livello è veramente molto basso. Se la nostra galassia seguisse (com’è probabile) l’andamento suggerito dalla ricerca ChaMP, Sgr A dovrebbe essere un miliardo di volte più luminoso nei raggi X soltanto per circa l’uno percento della restante vita del Sole (più o meno cinque miliardi di anni). Questa attività è stata probabilmente molto più comune nel passato.

Se Sgr A diventasse un AGN non sarebbe comunque un pericolo per la Terra e la sua vita biologica. Sarebbe soltanto uno spettacolo fantastico nella banda X e in quella radio. Ben più triste sarebbe, invece, il destino dei pianeti molto vicini al centro galattico o di quelli proprio in linea con i getti di materia tipici degli AGN. Essi riceverebbero una quantità di radiazioni quasi certamente letali.

Ci dispiace per questi alieni, ma noi possiamo tirare un sospiro di sollievo!

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11 Commenti

  1. Domanda: gli eventuali buchi neri creati subito dopo il big bang potrebbero aver funzionato da “nuclei di condensazione” per la materia, e quindi aver innescato la formazione delle galassie? Se fosse così, la distribuzione delle galassie potrebbe dirci molto di più sulla nascita dell’universo….

  2. Non so se ho capito bene, visto che mi sono un po’ ignorante in materia, ma con buchi neri/AGN dormienti o in letargo s’intende dire che si tratta appunto di buchi neri che non “risucchiano” (scusate il termine da profano) materia e luce? Un po’ come un vulcano inattivo che può ‘svegliarsi’ in qualsiasi momento?

  3. @Red,
    è esattamente come dici tu. La fasi AGN primordiali si identificano con i quasar, protogalassie formate essenzialmente da buchi neri che catturano materiale intergalattico. Lo studio delle fasi di attività delle galassie insegna moltissimo sulle varie fasi evolutive dell’intero Universo e ne è una specie di motore.
    @Claudio,
    Esatto. La fase di attività dipende dal “risucchio” di materia che precipitando verso il buco nero emette nella banda X.

  4. Grazie, Enzo!!
    Mi riallaccio alla discussione sul big bang: riflettendoci, mi par di capire che la gravità sia emersa dalla forza unica più tardi rispetto alle altre forze, in un momento in cui la densità di materia non era tale da chiudere l’universo in un buco nero. A questo punto, però, mi chiedo che proprietà poteva avere la neo formata materia. Se è vera la premessa, doveva essere abbastanza diversa dalla materia attuale….

    P.S.: Nuovo Orione di febbraio a pag. 29 cita una ricerca del Dott. Penrose della Oxford University, secondo il quale la radiazione fossile porta i segni di un universo che ha preceduto l’attuale. Il modello che ne deriva elimina l’inflazione e la singolarità iniziali e ripropone la teoria dell’universo oscillante. Sito: http://arxiv.org/abs/1012.1656

  5. Pardon!! Il sito che cito dà una spiegazione differente, e ritiene che le anomalie non siano tali, ma consistenti con la teoria dell’inflazione. AIUTO!!! NON MI CI RACCAPEZZO PIU’!!!!! 😯

  6. Profe, piccol OT: l’ha letto l’articolo di oggi del CorSera sul fatto che un astronomo ha previsto una Supernova letale proprio per il 2012, tanto per cambiare…..mi pare Betelgeuse, + o – 600 A.L…… 🙄

  7. caro Moreno,
    ho trovato l’articolo e sono veramente allibito che un giornale (una volta serio) come il CorSera lo metta nella pagina della Scienza. Siamo veramente caduti talmente in basso che non credo si possa scendere ancora. Forse ci meriteremmo davvero una supernova, ma molto più vicina… diciamo alla distanza del Sole!!!! :mrgreen: :mrgreen:
    E poi parliamo di evoluzione della razza umana…meglio tornare come gli scimpanzè se questo è il frutto di millenni di civiltà! 😈

  8. Meno male, cavolate allora :mrgreen: :mrgreen: ….però, che spettacolo dev’essere una Supernova – a distanza di sicurezza- visibile addirittura di giorno?? 😯

  9. oggi ho letto di tutto e di più su questa storia di Betelgeuse…
    Mamma mia quante cretinate ci tocca leggere…
    riassumendo in poche parole:
    Betelgeuse , stella della Nebulosa di Orione (…) esploderà nel 2012 o anche prima (…) oppure genererà un buco nero distante tra noi 1600 anni luce.

    Bellissimo! una stella che sta a 498 anni luce da noi esplode e si genera un buco nero a più di tre volte la distanza… 😯
    davvero il cosmo è pieno di Misteri e bisognerebbe fare un Voyager per conoscerlo… [ogni riferimento a persone o cose è puramente casuale…] 😀

  10. Beh. A mio modesto parere credo che sia un bene. Un buco nero a 1600 anni luce potrebbe essere studiato con più cura e risultare relativamente più interessante rispetto a Abell 644 o SDSS J1021+1312 che sono distantissimi. Illuminatemi 🙂

    Comunque volevo chiedervi se avetate delle letture interessanti per fare un pò di “rodaggio” dato che credo che mi inscriverò in astrofisica, e dato che la mia curiosità su ciò che mi circonda è superiore alla densità della particella di dio.

    Comunque complimenti questo sito è bellissimo. Enzo e Pierpy avete la mia stima!