Buchi Neri “Intermedi” Scoperti in Galassie Nane: spiegazione o nuovi misteri?

Gli astronomi hanno fatto una scoperta eccezionale: un gran numero di buchi neri attivi, che si stanno “nutrendo” di materia, al centro di galassie nane.

Queste galassie sono piccole e deboli, con un numero di stelle che va da poche migliaia a qualche miliardo (in confronto, la nostra Via Lattea ne ha centinaia di miliardi) e contengono pochissimo gas.

La scoperta, realizzata grazie al potente strumento DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), include anche diversi buchi neri di massa intermedia, considerati una sorta di “anello mancante” nell’evoluzione dei buchi neri.

DESI al Kitt Peak National Observatory.

Un Bottino Record (e Sorprendente)

Questo è il più grande campione di galassie nane con buchi neri attivi mai osservato, e rappresenta anche la più grande raccolta di sfuggenti buchi neri di massa intermedia mai ottenuta.

I dati potrebbero aiutare gli scienziati a capire meglio le dinamiche tra l’evoluzione delle galassie nane e la crescita dei buchi neri, oltre a costruire un modello evolutivo dei primi buchi neri dell’universo.

Tuttavia, c’è un mistero: il team di ricerca è rimasto sorpreso dal fatto che i dati non contengano ancora più buchi neri di medie dimensioni.

Un mosaico che mostra una serie di immagini di galassie nane candidate che ospitano un nucleo galattico attivo, catturate con l’Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru. (Crediti immagine: Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute)/NAOJ/HSC Collaboration/D. de Martin (NSF NOIRLab) & M. Zamani (NSF NOIRLab))

Buchi Neri Attivi: Fari Cosmici

“Quando un buco nero al centro di una galassia inizia a ‘nutrirsi’, scatena un’enorme quantità di energia nell’ambiente circostante, trasformandosi in quello che chiamiamo un nucleo galattico attivo (AGN)”, spiega Ragadeepika Pucha, ricercatrice dell’Università dello Utah e leader del team. “Questa attività intensa funge da faro, permettendoci di identificare buchi neri nascosti in queste piccole galassie”.

I buchi neri di massa intermedia sono particolarmente interessanti perché colmano il divario tra i buchi neri di massa stellare (fino a 1.000 volte la massa del Sole) e i buchi neri supermassicci (milioni o miliardi di volte la massa del Sole).

Questo mosaico mostra una serie di immagini di candidati a buchi neri di massa intermedia, ordinati in ordine crescente di massa stellare, catturate con l’Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru. (Crediti immagine: Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute)/NAOJ/HSC Collaboration/D. de Martin (NSF NOIRLab) & M. Zamani (NSF NOIRLab))

Si pensa che questi buchi neri di medie dimensioni siano i resti dei primi buchi neri formatisi nell’universo, i “semi” da cui sono cresciuti i titani cosmici che oggi chiamiamo buchi neri supermassicci. Potrebbero quindi essere l’anello mancante nel processo di crescita che porta i buchi neri di massa stellare a diventare supermassicci. Tuttavia, sono stati finora incredibilmente difficili da trovare.

DESI, montato sul telescopio Nicholas U. Mayall di 4 metri presso l’Osservatorio Nazionale di Kitt Peak, è stato ideale per questa ricerca perché è in grado di catturare la luce di 5.000 galassie contemporaneamente.

Telescopio U Mayall

Pucha e i suoi colleghi hanno utilizzato i dati raccolti durante il primo anno della missione quinquennale di DESI, che includevano la luce di 410.000 galassie, di cui circa 115.000 erano galassie nane.

Risultati e Nuove Domande

Il team ha scoperto 2.500 galassie nane candidate ad ospitare un AGN, nucleo galattico attivo. Questo rappresenta il 2% del campione totale, un tasso molto più alto rispetto ad altri campioni simili (solitamente intorno allo 0,5%). Sono stati scoperti circa 300 buchi neri di massa intermadia, triplicando il totale precedentemente rilevato. I risultati suggeriscono che finora agli scienziati è sfuggito un numero considerevole di buchi neri di bassa massa.

Prima di questa ricerca, gli scienziati si aspettavano che i buchi neri nelle galassie nane rientrassero nella gamma di massa intermedia. Sorprendentemente, i dati hanno suggerito che solo 70 candidati buchi neri di massa intermedia corrispondessero agli AGN delle galassie nane.

Quindi, pur avendo scoperto il più grande gruppo di buchi neri di massa intermedia fino ad oggi, DESI ha lasciato gli scienziati con più domande che risposte. Fortunatamente, il team è desideroso di risolvere questi nuovi enigmi.

“Ad esempio, esiste una relazione tra i meccanismi di formazione dei buchi neri e i tipi di galassie che abitano?”, conclude Pucha. “La nostra ricchezza di nuovi candidati ci aiuterà ad approfondire questi misteri, arricchendo la nostra comprensione dei buchi neri e del loro ruolo cruciale nell’evoluzione delle galassie”.

La ricerca del team è stata pubblicata su The Astrophysical Journal.

 La scoperta di un numero così elevato di buchi neri in galassie nane, e in partocolare il numero di buchi neri intermedi, suggerisce una rivisitazione delle teorie di formazione di questi oggetti e delle galassie stesse.