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Spremuta di galassie con getto relativistico

Un team di ricercatori del Clemson University College of Science, in collaborazione con ricercatori di tutto il mondo, è riuscito per la prima volta in assoluto a immortalare un getto relativistico che emerge da due galassie in collisione.

Due lontane galassie si stanno scontrando e, a seguito di questa immane collisione, dal centro di una di esse si genera un potente getto di energia e materia accelerata a velocità prossime a quella della luce. Un fenomeno previsto dalle teorie ma che ora, per la prima volta, è stato immortalato grazie a osservazioni con telescopi a Terra e nello spazio da un team internazionale di ricercatori di cui fanno parte gli italiani Marco Ajello, professore associato del Clemson University College negli Stati Uniti, e Stefano Marchesi, anch’egli professore aggiunto nella stessa Università e ricercatore presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) a Bologna.


“Per la prima volta abbiamo trovato due galassie a spirale in via di collisione che hanno prodotto un “baby jet”, ovvero un getto appena formatosi, dal centro di una di esse
” dice Vaidehi Paliya, attualmente in forze al Deutsches Elektronen Synchrotronen (DESY), in Germania e già postdoc presso la Clemson University, primo autore dello studio pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal.

Il team ha realizzato l’immagine utilizzando uno dei più grandi telescopi terrestri, il telescopio ottico e infrarosso Subaru da 8,2 metri, situato sulla cima di una montagna alle Hawaii. Hanno effettuato successive osservazioni anche con il Gran Telescopio Canarias e con il William Herschel Telescope sull’isola di La Palma, in Spagna, oltre che con il telescopio spaziale Chandra X-Ray Observatory della NASA.
Il fatto che il getto sia così “giovane” ha permesso ai ricercatori di vedere chiaramente la sua galassia ospite.

Spremuta di galassie con getto relativistico
La galassia TXS 2116-077, (vista a destra nella foto) si scontra con un’altra galassia a spirale di massa simile, creando un getto relativistico nelle sue regioni centrali. Entrambe le galassie hanno nuclei galattici attivi (AGN). Crediti: Paliya et al., Subaru Telescope

Molte sono le immagini di collisioni galattiche finora realizzate, ma, secondo Ajello, lui e i suoi colleghi sono i primi ad aver immortalato due galassie in via di fusione in cui c’è un getto completamente formato che punta verso di noi. “Con questo lavoro abbiamo assistito per la prima volta alla formazione di un getto relativistico, conseguenza di uno scontro tra due galassie a spirale“, afferma Marchesi, e prosegue “I getti sono composti da particelle che si muovono a velocità prossime a quelle della luce, e sono originati dai buchi neri massicci che si trovano nel centro delle galassie. Di solito questi oggetti sono così luminosi da rendere impossibile l’osservazione della galassia a cui appartengono: in questo caso, invece, il fatto che il jet fosse ancora giovane ci ha permesso di osservare l’interazione tra le due galassie“.

I getti di materiale relativistico sono i più potenti fenomeni astrofisici dell’universo. La quantità di energia che possono emettere in un secondo è più grande di quella che il nostro Sole produrrà nel corso della sua intera vita. Questa energia è emessa sotto forma di radiazioni, come le onde radio intense, i raggi X e i raggi gamma. “Questi getti sono i migliori acceleratori dell’universo, molto più performanti dei super acceleratori che abbiamo sulla Terra“, dice Dieter Hartmann, riferendosi agli acceleratori usati negli studi di fisica delle alte energie.

Si pensava che i getti fossero emessi solo da galassie più antiche, di forma ellittica e con un nucleo galattico attivo (AGN), ovvero un buco nero supermassiccio che risiede al loro centro. Gli scienziati ritengono che tutte le galassie abbiano al centro buchi neri supermassicci, ma non tutti sono classificabili come AGN. Per fare un esempio a noi “vicino”, l’enorme buco nero al centro della Via Lattea è dormiente.

La Via Lattea osservata dalle Ande cilene. (Serge Brunier)

Gli scienziati teorizzano che gli AGN si ingrandiscono per attrazione gravitazionale di gas e polveri attraverso un processo chiamato accrescimento. Ma non tutta questa materia viene accumulata nel buco nero. Una parte viene accelerata e “sparata” verso l’esterno in stretti fasci, i getti appunto, con velocità molto elevate, che addirittura possono avvicinarsi a quella della luce.

Ajello ritiene che l’immagine del team abbia catturato le due galassie, una galassia Seyfert 1 nota come TXS 2116-077 e un’altra galassia di massa simile, mentre si scontravano per la seconda volta, questo in ragione della quantità di gas vista nell’immagine. “Alla fine del processo, tutto il gas sarà espulso nello spazio, e senza gas una galassia non potrà più formare stelle”, aggiunge Ajello, e conclude “Senza gas, il buco nero si spegnerà e la galassia sarà dormiente”.

Tra qualche miliardo di anni anche la nostra galassia, la Via Lattea, si fonderà con la vicina galassia di Andromeda.

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