COSÌ VELOCE DA BLOCCARE LA FORMAZIONE STELLARE

Galassia sterile, è colpa del vento molecolare

Uno studio pubblicato su ApJL, guidato da Anna Lia Longinotti e condotto con il Gran Telescopio Milimétrico messicano, rivela l’esistenza di un forte vento molecolare in una galassia spirale attiva molto simile alla Via Lattea. Nel team anche tre ricercatori dell’Inaf: Francesca Panessa, Chiara Feruglio e Marcello Giroletti

Composizione artistica del Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (Gtm) che osserva Iras17020+4544. Sulla sinistra una vista notturna del Gtm. Sul fondo il campo della galassia Iras17020+4544 osservato dalla Sloan Digital Sky Survey. Il punto bianco brillante al centro della galassia è il nucleo attivo, mentre quello arancione è una stella del campo. Sulla destra: spettro del Gtm ottenuto dallo spettrografo Rrs. La riga intensa viene emessa da molecole di monossido di carbonio contenute nel gas della galassia. L’ala larga della riga disegnata in blu traccia il vento molecolare che si sta muovendo a una velocità di circa 700 km/s. Crediti: Departamento de Imagen y Diseño, Inaoe/A. Gómez-Ruiz/Sdss/Longinotti et al. 2018

In uno studio pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal Letters, un team internazionale di astrofisici, tra cui anche ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf), ha descritto un’inaspettata scoperta realizzata grazie al Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (Gtm) in Messico: l’esistenza di un potente vento di gas molecolare freddo in una galassia molto simile alla Via Lattea, situata a una distanza di 800 milioni di anni luce da noi. Questo vento sarebbe in grado di spazzare via dalla galassia, ad altissima velocità, il materiale fondamentale per la formazione di nuove stelle, rendendola quindi “sterile”.

Osservazioni precedenti ottenute nella banda dei raggi X dal satellite Xmm-Newton dell’Agenzia spaziale europea, due anni fa hanno permesso di scoprire in questo stesso oggetto e dallo stesso team di astronomi la presenza di venti estremamente veloci (ultra-fast outflow) costituiti da gas ionizzato ad alta temperatura che si muove a un decimo della velocità della luce (circa 30,000 km/s). Si pensa che questo tipo di venti siano prodotti nelle vicinanze dei buchi neri supermassicci che si trovano al centro dei cosiddetti nuclei galattici attivi (Agn), galassie la cui luminosità molto elevata (quasar) è alimentata dai processi di accrescimento che liberano una gran quantità di energia grazie all’attività del buco nero e del suo disco di accrescimento. Iras17020+4544 è, però, una galassia attiva con luminosità di gran lunga inferiore ai quasar.

La prima autrice dello studio Anna Lia Longinotti, ricercatrice italiana presso l’Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica di Puebla, in Messico

I dati ottenuti dallo spettrografo del Gtm rivelano che questi venti ultra veloci osservati nei raggi X convivono con la fuoriuscita di materiale denso e freddo composto da molecole di monossido di carbonio (da qui il nome di vento molecolare) che emette in banda millimetrica. Anna Lia Longinotti, ricercatrice italiana dell’Inaoe (Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Messico) e prima autrice dello studio, racconta che il gas rivelato dal Gtm si situa in regioni distanti all’interno della stessa galassia “ospite”, all’incirca fra 2mila e 20mila di anni luce di distanza dal nucleo attivo. Una scala ben differente da quella in cui si trova il vento osservato in raggi X che si localizza molto vicino al buco nero centrale (meno di un millesimo di anno luce). La ricercatrice sottolinea che è importante rivelare il movimento del gas molecolare in galassie dove è stato già osservato un ultra-fast outflow perché si sospetta che ci sia una connessione fra il vento ultra veloce “lanciato” dal disco di accrescimento e i venti molecolari osservati su grande scala, quindi in regioni della galassia molto più periferiche.

«In questa galassia avevamo già avuto la prova della presenza di un vento capace di produrre degli effetti sulla galassia ospite», ricorda Longinotti. «Nei processi di feedback, si pensa che venga espulsa una quantità sufficiente di massa e energia. La galassia viene come spazzata e svuotata del gas che rappresenta la materia prima per formare stelle. Questo è esattamente l’effetto che può avere un vento che trascina il gas fuori dalla galassia e la lascia senza l’alimento principale per formare nuove stelle (il gas molecolare). Di conseguenza, la galassia non avrà più una formazione stellare efficiente bensì diventa una galassia passiva. Questo è quello che chiamiamo feedback».

Rappresentazione artistica di una galassia attiva con un forte vento molecolare (filamenti viola). Il suo nucleo è formato da un buco nero supermassiccio (puntino nero) e un disco di accrescimento (rosso e giallo) dal quale viene “lanciato” un vento ultra rapido (celeste) visibile nei raggi X. Le due immagini non sono in scala. Crediti: ESA/ATG medialab/NASA/CXC and Nahks Tr’Ehn

«Sapevamo che le caratteristiche tecniche del Gtm ci permettono di osservare questo gas in molte galassie», sottolinea Francesca Panessa, ricercatrice all’Inaf di Roma, «però in questa abbiamo potuto rivelare la presenza di un outflow molecolare e siamo arrivati a determinarne la velocità: fra i 700 e i 1000 km/s, che, pur essendo inferiori a quelle osservate nei raggi X, sono comunque molto più alte di quanto tipicamente osservato nel gas molecolare che segue la rotazione della galassia».

Marcello Giroletti, dell’Inaf di Bologna, guarda già al futuro di questa ricerca: «Abbiamo già ottenuto nuovi dati radio ad altissima risoluzione spaziale per questa sorgente. Alla luce dei risultati presentati in questo lavoro, siamo ancora più motivati ad analizzarli in tempi brevi per visualizzare direttamente la struttura della sorgente e del suo outflow».  

 «Questa scoperta vede i ricercatori italiani ancora in prima fila nello studio dei super-venti che regolano la crescita delle galassie, un campo di ricerca in pieno boom di cui noi stessi siamo stati pionieri», conclude Chiara Feruglio, dell’Inaf di Trieste, rimarcando la partecipazione dell’Inaf allo studio.

Per saperne di più: