200.000 anni luce di stelle dietro un buco nero in fuga!
Invece di inghiottire le stelle davanti a sé, come un Pac-Man cosmico, il veloce buco nero sta solcando il gas davanti a sé per innescare una nuova formazione stellare lungo uno stretto corridoio. Il buco nero sta sfrecciando troppo velocemente per prendere tempo per uno spuntino. Niente di simile è mai stato visto prima, ma è stato catturato accidentalmente dal telescopio spaziale Hubble della NASA.
“Pensiamo di vedere una scia dietro il buco nero dove il gas si raffredda ed è in grado di formare stelle. Quindi, stiamo osservando la formazione stellare che segue il buco nero”, ha detto Pieter van Dokkum della Yale University di New Haven, Connecticut. “Quello che stiamo vedendo sono le conseguenze. Come la scia dietro una nave, stiamo vedendo la scia dietro il buco nero.”La scia deve contenere molte nuove stelle, dato che è luminosa quasi la metà della galassia ospite a cui è collegata.”
Il buco nero si trova a un’estremità della colonna, che si estende fino alla sua galassia madre. C’è un nodo straordinariamente brillante di ossigeno ionizzato all’estremità più esterna della colonna. I ricercatori ritengono che il gas venga probabilmente colpito e riscaldato dal movimento del buco nero che colpisce il gas, oppure potrebbe essere la radiazione di un disco di accrescimento attorno al buco nero. “Il gas di fronte viene scioccato a causa di questo impatto supersonico ad altissima velocità del buco nero che si muove attraverso il gas. Non si sa con precizione come funzioni esattamente”, ha detto van Dokkum.
“È pura serendipità che ci siamo imbattuti in esso”, ha aggiunto van Dokkum. Stava cercando ammassi stellari globulari in una vicina galassia nana. “Stavo solo scansionando l’immagine di Hubble e poi ho notato che abbiamo una piccola striscia. Ho subito pensato, ‘oh, un raggio cosmico che colpisce il rilevatore della fotocamera e provoca un artefatto di imaging lineare. “Quando abbiamo eliminato i raggi cosmici ci siamo resi conto che era ancora lì. Non assomigliava a niente che avessimo visto prima”.
Poiché era così strano, van Dokkum e il suo team hanno eseguito la spettroscopia di follow-up con gli osservatori WM Keck alle Hawaii. Descrive la traccia stellare come “abbastanza sorprendente, molto, molto luminosa e molto insolita”. Ciò ha portato alla conclusione che stava osservando le conseguenze di un buco nero che volava attraverso un alone di gas che circondava la galassia ospite.
Questo razzo intergalattico è probabilmente il risultato di molteplici collisioni di buchi neri supermassicci. Gli astronomi sospettano che le prime due galassie si siano fuse forse 50 milioni di anni fa. Ciò ha riunito due buchi neri supermassicci nei loro centri. Giravano l’uno intorno all’altro come un buco nero binario.
Poi è arrivata un’altra galassia con il suo buco nero supermassiccio. Questo segue il vecchio linguaggio: “la compagnia di due e la folla di tre”. I tre buchi neri che lo mescolano hanno portato a una configurazione caotica e instabile. Uno dei buchi neri ha sottratto slancio agli altri due buchi neri ed è stato espulso dalla galassia ospite. Il binario originale potrebbe essere rimasto intatto, oppure il nuovo buco nero intruso potrebbe aver sostituito uno dei due che erano nel binario originale e cacciato via il compagno precedente.
Quando il singolo buco nero è decollato in una direzione, i buchi neri binari sono partiti nella direzione opposta. C’è una caratteristica vista sul lato opposto della galassia ospite che potrebbe essere il buco nero binario in fuga. La prova circostanziale di ciò è che non vi è alcun segno di un buco nero attivo rimasto al centro della galassia. Il prossimo passo è fare osservazioni di follow-up con il telescopio spaziale James Webb della NASA e l’Osservatorio a raggi X Chandra per confermare la spiegazione del buco nero.
L’imminente Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA avrà una visione grandangolare dell’universo con la squisita risoluzione di Hubble. Come telescopio per sondaggi, le osservazioni romane potrebbero trovare più di queste rare e improbabili “strisce stellari” altrove nell’universo. Ciò potrebbe richiedere l’apprendimento automatico utilizzando algoritmi che sono molto bravi a trovare forme strane specifiche in un mare di altri dati astronomici, secondo van Dokkum.
Questa foto d’archivio del telescopio spaziale Hubble cattura una curiosa caratteristica lineare molto insolita che è stata inizialmente liquidata come un artefatto di imaging dalle fotocamere di Hubble. Ma successive osservazioni spettroscopiche rivelano che si tratta di una catena di giovani stelle blu lunga 200.000 anni luce. Un buco nero supermassiccio si trova sulla punta del ponte in basso a sinistra. Il buco nero è stato espulso dalla galassia in alto a destra. Ha compresso il gas sulla sua scia per lasciare una lunga scia di giovani stelle blu. Niente di simile è mai stato visto prima nell’universo. Questo evento insolito si è verificato quando l’universo aveva circa la metà della sua età attuale.
Crediti: NASA, ESA, Pieter van Dokkum (Yale); Elaborazione delle immagini: Joseph DePasquale (STScI)
Video: https://youtu.be/aPAP2ewFR0A
Fonte: Materiali forniti dalla NASA/Goddard Space Flight Center. Pieter van Dokkum, Imad Pasha, Maria Luisa Buzzo, Stephanie LaMassa, Zili Shen, Michael A. Keim, Roberto Abraham, Charlie Conroy, Shany Danieli, Kaustav Mitra, Daisuke Nagai, Priyamvada Natarajan, Aaron J. Romanowsky, Grant Tremblay, C. Megan Urry, Frank C. van den Bosch. Un candidato buco nero supermassiccio in fuga identificato dagli shock e dalla formazione stellare nella sua scia. Le lettere del diario astrofisico, 2023; 946 (2): L50 DOI: 10.3847/2041-8213/acba86.
Il telescopio spaziale Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra NASA ed ESA. Il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, gestisce il telescopio. Lo Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora conduce operazioni scientifiche Hubble. STScI è gestito per la NASA dall’Association of Universities for Research in Astronomy, a Washington, DC.
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