CARATTERIZZATE DA JWST NEL CUORE DELLE GALASSIE ATTIVE

Molecole organiche nei dintorni dei buchi neri

Grazie allo strumento Miri del telescopio spaziale James Webb, un team di astronomi guidati dall'Università di Oxford è riuscito a studiare per la prima volta una classe di molecole organiche, gli idrocarburi policiclici aromatici (Ipa), nelle vicinanze dei buchi neri supermassicci al centro di tre galassie attive, tra cui Ngc 7319 del Quintetto di Stephan. Lo studio su Astronomy & Astrophysics

     12/10/2022
Social buttons need cookies

Il Quintetto di Stephan immortalato dal telescopio James Webb. Crediti: Nasa, Esa, Csa e Stsci

Vi ricordate le prime cinque meravigliose immagini “a colori” prodotte dal telescopio spaziale James Webb, svelate lo scorso 12 luglio dalla Nasa? Una di queste ritrae il primo gruppo compatto di galassie mai scoperto, situato a circa 290 milioni di anni luce di distanza da noi in direzione della costellazione del Pegaso: il Quintetto di Stephan. Ebbene, il telescopio James Webb ci ha nuovamente messo gli occhi sopra. In particolare su una delle cinque galassie del gruppo, la galassia di Seyfert Ngc 7319, nell’immagine qui a fianco quella più in alto. Il motivo? Caratterizzare le molecole organiche, note come Ipa, nelle sue regioni più interne.

Gli idrocarburi policiclici aromatici (Ipa, appunto) sono molecole contenenti atomi di carbonio e idrogeno, da cui il nome di idrocarburi, arrangiati a formare una struttura ciclica che si ripete nella molecola due o più volte, motivo per cui sono definiti policiclici aromatici. Considerati elementi costitutivi fondamentali delle molecole prebiotiche che potrebbero aver svolto un ruolo chiave nell’origine della vita (ipotesi del mondo a Ipa), la loro osservazione nel cuore delle galassie attive è uno dei modi migliori per studiare l’evoluzione delle galassie stesse, e l’influenza nel processo evolutivo del buco nero che ospitano al centro: quando illuminate dalle stelle, queste molecole producono infatti bande di emissione estremamente luminose nell’infrarosso che consentono agli astronomi non solo di tracciare l’attività di formazione stellare, ma anche di utilizzarle come “barometri” sensibili alle condizioni fisiche locali nel mezzo interstellare.

Utilizzando lo strumento Miri (Mid-Infrared Instrument) di James Webb – uno spettrografo che misura la luce infrarossa nell’intervallo di lunghezze d’onda compreso tra 5 e 28 micron – e confrontando i dati ottenuti con quelli di modelli teorici, un team di scienziati guidati dall’Università di Oxford, comprendente anche ricercatori dell’Istituto di astrofisica delle Canarie (Iac), ha caratterizzato per la prima volta le proprietà di queste molecole nel nucleo di Ngc 7319 e di altre due galassie attive: Ngc 6552 e Ngc 7469.

I risultati dello studio, pubblicati nel numero di ottobre della rivista Astronomy and Astrophysics, suggeriscono che, contrariamente a quanto previsto da studi teorici precedenti, queste molecole riescono a sopravvivere anche nelle vicinanze del centro delle galassie, resistendo all’azione distruttiva delle intense radiazioni emesse dal buco nero supermassiccio attivo che esse ospitano. Non tutte le molecole, però, resistono in egual misura: i risultati indicano infatti che la proporzione maggiore di molecole presenti è costituita dalle quelle più grandi e neutre, a discapito delle molecole più fragili, piccole e cariche, che potrebbero essere state distrutte. Ciò indica che i buchi neri ingordi di materia nel cuore delle galassie attive hanno un impatto significativo sulle loro proprietà.

Pannello a sinistra: immagine della galassia Ngc 7469, una delle tre osservate nello studio. Pannello centrale: vista ingrandita della regione centrale della galassia ottenuta con lo strumento Miri (crediti: Garcia-Bernete et. al, Astronomy and Astrophysics, 2022). Pannello di destra: illustrazione artistica di un buco nero (crediti: Eso/ M. Kornmesser)

«Questa ricerca è di grande interesse per tutta la comunità astronomica, in particolare per coloro che studiano la formazione di pianeti e stelle nelle galassie più lontane e deboli», sottolinea García-Bernete, ricercatore all’Università di Oxford e primo autore della pubblicazione. «Il nostro lavoro ha confermato che i buchi neri supermassicci hanno un impatto significativo sugli idrocarburi policiclici aromatici, più forte vicino al buco nero centrale rispetto alle zone più distanti dal nucleo galattico attivo, dove le proprietà di queste molecole sono molto diverse. Questo porta a una limitazione nel loro uso per sondare la velocità con cui una galassia attiva crea nuove stelle» aggiunge il ricercatore. «Il passo successivo è di analizzare un campione più ampio di galassie attive con proprietà diverse, questo ci permetterà di capire meglio come sopravvivono le molecole di Ipa e quali sono le loro specifiche proprietà nella regione del nucleo, una conoscenza fondamentale per utilizzarle come strumento accurato per avere informazioni sulla formazione stellare nelle galassie e dunque su come esse si evolvono nel tempo».

Per saperne di più: