Impressione artistica della galassia W2246-0526, la galassia più luminosa mai scoperta. Un nuovo studio che utilizza i dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) mostra che questo luminosissimo quasar attira polvere e altro materiale da tre galassie più piccole a lei vicine. Crediti: (NRAO/AUI/NSF) S. Dagnello
Secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista Science, la galassia più brillante fino ad oggi scoperta nell’universo sta cannibalizzando tre piccole galassie vicine ed è proprio il materiale che sta divorando a renderla così estremamente luminosa.
Scoperta dal telescopio spaziale Wise (Wide Survey Survey Explorer) della Nasa nel 2015, la galassia denominata Wise J224607.55-052634.9 non è affatto la galassia più grande o più massiccia che conosciamo, ma non ha rivali in termini di luminosità, emettendo la stessa quantità di luce infrarossa di 350mila miliardi di soli. Se tutte le galassie si trovassero alla stessa distanza da noi, Wise J224607.55-052634.9 (o W2246-0526, in breve) sarebbe in assoluto la più brillante.
Nuove osservazioni effettuate in Cile con l’Atacama Large Millimeter – Submillimeter Array (Alma) hanno rivelato distintamente scie di polvere che sembrano collegare tre galassie più piccole a W2246-0526, come tentacoli. Queste scie sembrano contenere tanto materiale quanto ne è presente nelle piccole galassie a cui sono collegate, e non è chiaro se queste ultime riusciranno a sfuggire a quello che ora sembra essere il loro inevitabile destino o saranno completamente consumate dalla loro vorace luminosa vicina.
La maggior parte della luminosità record di W2246-0526 proviene non solo dalle stelle della galassia stessa ma anche da gas caldo e polvere concentrati attorno al centro della galassia. Al centro di questa nube di gas e polvere si trova un buco nero supermassiccio, la cui massa parrebbe essere 4 miliardi di volte quella del Sole. La materia circostante, risucchiata dall’intensa attrazione gravitazionale, precipita verso il buco nero ad alta velocità, si riscalda a milioni di gradi e fa si che il materiale emetta con incredibile brillantezza. Tale luce viene assorbita dalla polvere circostante, che riemette l’energia sotto forma di luce infrarossa rilevabile dal telescopio spaziale Wise.
Questa immagine della galassia W2246-0526 è stata creata utilizzando i dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma). La galassia sta raccogliendo materiale da tre galassie compagne attraverso sentieri transgalattici. La galassia principale e una delle sue compagne sono al centro. In basso a sinistra c’è un altra compagna e una lunga coda mareale che la collega alla galassia principale. La concentrazione in alto a sinistra è la terza galassia compagna. Alma (Eso/Naoj/Nrao); S. Dagnello (Nrao/Aui/Nsf); T. Diaz-Santos et al.; N. Lira.
Come qualsiasi motore sulla Terra, l’enorme produzione di energia di W2246-0526 richiede un altrettanto alto consumo di carburante. In questo caso, ciò significa gas e polvere necessari sia per formare stelle, sia per ricostituire la nube attorno al buco nero centrale. Ebbene, il nuovo studio mostra che la quantità di materiale accresciuto da WJ2246-0526 dalle sue vicine è sufficiente a reintegrare ciò che viene consumato, sostenendo così la straordinaria luminosità della galassia.
«È possibile che questa frenesia alimentare sia già in corso da un po’ di tempo e ci aspettiamo che continui per almeno alcune centinaia di milioni di anni», dice Tanio Diaz-Santos della Diego Portales University a Santiago, in Cile, primo autore dello studio pubblicato su Science.
Nel nuovo studio, gli scienziati hanno utilizzato immagini di Alma per identificare le scie di materiale che si estendono tra le galassie vicine e la luminosissima galassia centrale. La posizione di queste scie suggerisce che contengano materiale che scorre tra le galassie e W2246-052. Inoltre, le scie presentano una morfologia coerente con il modo in cui il materiale dovrebbe fluire se venisse trascinato da una galassia all’altra.
Il cannibalismo galattico non è raro. Gli astronomi hanno già osservato diverse galassie che si fondono tra loro (merging di galassie) o accrescono la materia dai loro vicini, nell’universo vicino. Ad esempio, la coppia di galassie conosciute come “i topi” è così chiamata perché ognuna delle due ha una coda lunga e sottile di materiale accrescitivo che si estende fino alla compagna. La particolarità di W2246-0526 è che rappresenta la galassia più lontana fino ad oggi trovata ad accumulare materiale da più sorgenti. La luce di W2246-0526 ha impiegato 12.4 miliardi di anni per raggiungerci e guardando questo oggetto in realtà lo stiamo vedendo com’era quando il nostro Universo aveva solo un decimo della sua età attuale di 13.8 miliardi di anni. A quella distanza, i flussi di materiale che cadono in W2246-0526 sono particolarmente deboli e difficili da rilevare. Lo studio pubblicato si basa su un’osservazione condotta in 2.5 ore, utilizzando 40 delle antenne radio di 12 metri di Alma. La straordinaria risoluzione e sensibilità di Alma hanno permesso ai ricercatori di rilevare questi sentieri trans-galattici notevolmente deboli e distanti.
«Sapevamo dai dati precedenti che c’erano tre galassie compagne, ma non c’erano prove di interazioni tra queste galassie e la sorgente centrale», spiega Diaz-Santos. «Non stavamo cercando comportamenti cannibali e non ce li aspettavamo, ma questa immersione profonda con l’osservatorio Alma li rende molto evidenti».
Questa immagine di Alma mostra come la galassia W2246-0526 viene alimentata da tre galassie compagne (C1, C2 e C3) attraverso streamer trans-galattici: una grande coda di marea (etichettata come tidal tail) collega C2 con la galassia principale; le altre due galassie (C1 e C3) sono collegate a W2246-0526 da ponti di polvere. Crediti: Alma (ESO/NAOJ/NRAO); S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF); T. Diaz-Santos et al.; N. Lira.
W2246-0526 rientra in una categoria speciale di quasar particolarmente luminosi noti come Hot Dog (Hot Dust-Obscured Galaxies). Gli astronomi pensano che la maggior parte dei quasar ottenga parte del loro combustibile da fonti esterne. Una possibilità potrebbe essere che questi oggetti ricevano un lento rivolo di materiale dallo spazio tra le galassie. Un altro è che si alimentino mangiando altre galassie, come sembra accadere con W2246-0526. Non è chiaro se W2246-0526 sia rappresentativa di altri quasar oscurati (quelli con i motori centrali oscurati da spesse nubi di polvere) o se si tratta di un caso speciale.
«Questa galassia potrebbe essere unica nel suo genere, perché è quasi due volte più luminosa di qualsiasi altra galassia che abbiamo trovato con Wise e si è formata molto presto nella storia dell’universo», osserva Peter Eisenhardt, scienziato del progetto Wise al JPpl e coautore dell’articolo. «Ma con Wise abbiamo scoperto molte altre galassie simili a questa: lontane, polverose e migliaia di volte più luminose delle galassie tipiche oggi. Con W2246-0526 potremmo vedere cosa succede durante una fase chiave nell’evoluzione delle galassie e dei quasar oscurati».
Alla fine dei conti, l’ingordigia della galassia può solo portare all’autodistruzione. Gli scienziati ipotizzano che quasar oscurati che raccolgono troppo materiale attorno a loro finiscano per rigurgitare gas e polvere nella galassia stessa. Questo materiale si pensa che porti all’interruzione della formazione stellare, conducendo la galassia verso la sua fine.
Uno studio complementare su W2246-0526, pubblicato il 14 novembre su Journal of Astrophysical, ha fornito la misura della massa per il buco nero supermassiccio al centro della galassia: appunto, 4 miliardi di volte la massa del Sole. Questa massa è grande, ma secondo gli autori dell’articolo odierno apparso su Science, si ritiene che l’estrema luminosità di W2246-0526 richieda un buco nero supermassiccio con una massa almeno tre volte più grande. Risolvere questa apparente contraddizione richiederà più osservazioni.
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “The multiple merger assembly of a hyperluminous obscured quasar at redshift 4.6” di T. Díaz-Santos et al