I venti dei buchi neri potrebbero rubare il futuro stellare alle galassie giganti
Perché alcune delle galassie più grandi dell’universo sembrano avere molte meno stelle del previsto? È una domanda che tormenta gli astronomi da anni, e adesso i venti dei buchi neri emergono come i principali sospettati. Un gruppo di ricercatori, guidato dall’Università del Michigan, ha trovato prove piuttosto solide osservando la galassia NGC 4151 grazie alla missione spaziale XRISM, un progetto congiunto delle agenzie spaziali giapponese (JAXA), NASA ed ESA. Quello che hanno scoperto è, a dirla tutta, affascinante e un po’ inquietante: i buchi neri supermassicci al centro di queste galassie non si limitano a inghiottire materia, ma generano flussi di gas talmente potenti da spazzare via il materiale grezzo necessario per far nascere nuove stelle.
Il punto di partenza è noto: secondo i modelli attuali, le galassie più massicce dovrebbero contenere molta più massa stellare di quella che gli astronomi effettivamente osservano. Qualcosa, insomma, sta frenando la formazione stellare. La dottoranda Xin “Cindy” Xiang ha utilizzato i dati raccolti da XRISM per indagare su una delle spiegazioni più accreditate, e le evidenze puntano dritte verso i buchi neri e i loro dischi di accrescimento.
Come funzionano i venti generati dai buchi neri supermassicci
La maggior parte delle persone associa i buchi neri a oggetti dalla gravità talmente estrema che nemmeno la luce riesce a sfuggire. Vero, ma non è tutta la storia. Quando gas e polveri spiraleggiano verso un buco nero, formano un disco di accrescimento che emette quantità enormi di energia, compresi raggi X potentissimi. Questo disco è uno degli ambienti più energetici dell’intero universo: la materia in caduta viene riscaldata dalla gravità e dall’attrito fino a diventare plasma rovente. E qui arriva la parte cruciale: il disco può lanciare veri e propri flussi di materia verso l’esterno, venti così violenti da espellere il gas dalla galassia stessa.
XRISM, lanciata nel 2023 e operativa scientificamente dall’autunno 2024, offre una risoluzione energetica circa dieci volte superiore rispetto alle missioni precedenti. Questo ha permesso di studiare NGC 4151 con un livello di dettaglio senza precedenti. La galassia, situata a poco più di 50 milioni di anni luce dalla Terra, ospita al suo centro un nucleo galattico attivo (AGN) dove un buco nero supermassiccio sta attivamente divorando materia. Un laboratorio cosmico ideale, praticamente.
Una nuova connessione temporale tra raggi X e venti galattici
Xiang ha presentato i risultati al 248esimo meeting dell’American Astronomical Society a Pasadena, in California, proponendo un metodo innovativo per determinare quando i venti più potenti di NGC 4151 si attivano. Analizzando centinaia di giorni di osservazioni XRISM, la ricercatrice si è concentrata sui momenti in cui l’emissione di raggi X della galassia aumentava sotto forma di brillamenti, e su come il segnale evolveva nelle ore successive.
Combinando misurazioni di luminosità e “durezza” dei raggi X (una proprietà paragonabile al colore nella luce visibile), Xiang ha creato una nuova metrica battezzata “cindicity”, un gioco di parole legato al suo soprannome Cindy. Ed ecco la scoperta sorprendente: i venti più veloci non si manifestano durante i brillamenti stessi, ma circa 10.000 secondi dopo, poco meno di tre ore. I flussi più intensi compaiono quando i raggi X sono duri ma relativamente deboli.
Questa è la prima connessione temporale diretta tra l’attività in raggi X e i venti galattici che soffiano dal disco di accrescimento. Uno strumento prezioso per capire come i buchi neri influenzano l’evoluzione delle galassie, e forse per spiegare quel deficit di stelle che da tempo lascia perplessi gli astronomi di tutto il mondo.
