Alimentare il buco nero nucleare di una galassia


Un’immagine Hubble nel vicino infrarosso della galassia luminosa a spirale sbarrata ESO320-G030. Le osservazioni all’infrarosso e la modellazione di oltre una dozzina di specie molecolari al suo centro rivelano massicci afflussi di gas in una regione nucleare che sta subendo un’esplosione di formazione stellare e dominata da tre componenti, un piccolo nucleo caldo, un disco e un involucro esterno.

Una barra galattica è la struttura approssimativamente lineare delle stelle e dei gas che si estende attraverso le regioni interne di alcune galassie. La barra si estende da un braccio a spirale interno, attraverso la regione nucleare, a un braccio dall’altra parte. Si trova in circa la metà delle galassie a spirale, compresa la Via Lattea, si pensa che le barre incanalino grandi quantità di gas nelle regioni nucleari, con profonde conseguenze per la regione, tra cui esplosioni di formazione stellare e la rapida crescita del buco nero supermassiccio al centro della galassia. I quasar, per esempio, si pensa siano come un risultato di questo tipo di attività. Alla fine, però, il feedback di tali eventi energetici (le supernovae, per esempio) interrompe l’afflusso e blocca la crescita del buco nero. Il modo in cui le barre e gli afflussi di gas si formano e si evolvono non è ben compreso – si pensa che le fusioni galattiche svolgano un ruolo – o sono le proprietà fisiche dei nuclei galattici che stanno ancora accumulando gas in modo attivo. Una seria difficoltà è che la polvere nel materiale denso intorno al nucleo è opaca alle radiazioni ottiche e, a seconda della geometria, può oscurare le osservazioni. Le misure di lunghezza d’onda infrarossa e submillimetrica che possono scrutare attraverso la polvere offrono il miglior modo di procedere.

La galassia luminosa a barre ESO 320-G030 è distante circa centocinquanta milioni di anni luce e non mostra alcun segno di fusione, eppure questa galassia ha una barra lunga quasi sessantamila anni luce, così come una seconda barra circa dieci volte più piccola perpendicolare ad essa. Questa galassia mostra un’elevata attività di formazione stellare nella regione nucleare, ma nessuna chiara evidenza di un nucleo attivo, forse a causa dell’elevata estinzione. La galassia è anche vista con l’afflusso di gas (e prove di deflussi simultanei), il che la rende un vicino prototipo di galassie isolate, in rapida evoluzione, guidate dalle loro barre.

Gli astronomi del CfA Eduardo Gonzalez-Alfonso, Matt Ashby e Howard Smith hanno condotto un programma di spettroscopia Herschel all’infrarosso lontano di questo oggetto accoppiato con le osservazioni submillimetriche ALMA del gas. Modellando attentamente le forme delle linee di assorbimento dell’acqua nell’infrarosso e diverse delle sue variazioni ionizzate e isotopiche, con altre quindici specie molecolari tra cui ammoniaca, OH e NH, essi concludono che uno starburst nucleare di circa venti masse solari di stelle all’anno è sostenuto da un afflusso di gas con una vita breve (venti milioni di anni). Trovano prove di tre componenti strutturali: un involucro di circa cinquecento anni luce di diametro, un disco circumnucleare denso di circa centoventi anni luce di raggio, e un nucleo compatto o toro di quaranta anni luce di dimensioni e caratterizzato dalla sua polvere molto calda. Questi tre componenti sono responsabili di circa il 70% della luminosità della galassia. Sebbene l’ESO 320-G030 sia un esempio eccezionale, essendo sia luminosa che vicina, i risultati suggeriscono che strutture nucleari complesse simili, con afflussi e deflussi, possono essere comuni nelle galassie luminose dell’universo più lontano, comprese quelle durante la sua epoca più attiva di formazione stellare.


Maggiori informazioni: Gonzalez-Alfonso et al., A proto-pseudobulge in ESO 320-G030 fed by a massive molecular inflow driven by a nuclear bar.

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