Galassie intrappolate: Buco Nero Super massiccio

Gli astronomi hanno trovato sei galassie che giacciono intorno a un buco nero supermassiccio quando l'Universo aveva meno di un miliardo di anni. Questa è la prima volta che un raggruppamento così stretto è stato visto così presto dopo il Big Bang e la scoperta ci aiuta a capire meglio come i buchi neri supermassicci si siano formati e cresciuti così rapidamente. Supporta la teoria che i buchi neri possano crescere rapidamente all'interno di grandi strutture che contengono molto gas per alimentarli.

Galassie intrappolate: Buco Nero Super massiccio

Il telescopio dell'ESO individua galassie intrappolate nella rete di un buco nero supermassiccio

Con l'aiuto del Very Large Telescope (VLT) dell'ESO, gli astronomi hanno trovato sei galassie che giacciono intorno a un buco nero supermassiccio quando l'Universo aveva meno di un miliardo di anni. Questa è la prima volta che un raggruppamento così stretto è stato visto così presto dopo il Big Bang e la scoperta ci aiuta a capire meglio come i buchi neri supermassicci, uno dei quali esiste al centro della nostra Via Lattea, si siano formati e cresciuti fino a raggiungere le loro enormi dimensioni così velocemente. Supporta la teoria secondo cui i buchi neri possono crescere rapidamente all'interno di grandi strutture simili a reti che contengono molto gas per alimentarli.

"Questa ricerca è stata guidata principalmente dal desiderio di comprendere alcuni degli oggetti astronomici più impegnativi: i buchi neri supermassicci nell'Universo primordiale. Questi sono sistemi estremi e fino ad oggi non abbiamo avuto una buona spiegazione per la loro esistenza", ha detto Marco Mignoli, astronomo presso l'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Bologna, Italia, e autore principale della nuova ricerca pubblicata oggi su Astronomy & Astrophysics .

Le nuove osservazioni con il VLT dell'ESO hanno rivelato diverse galassie che circondano un buco nero supermassiccio, tutte distese in una "ragnatela" cosmica di gas che si estende fino a 300 volte le dimensioni della Via Lattea. "I filamenti della ragnatela cosmica sono come fili di ragnatela", spiega Mignoli. "Le galassie stanno e crescono dove i filamenti si incrociano e flussi di gas - disponibili per alimentare sia le galassie che il buco nero supermassiccio centrale - possono fluire lungo i filamenti".

La luce di questa grande struttura simile a una ragnatela, con il suo buco nero di un miliardo di masse solari, è arrivata fino a noi da un tempo in cui l'Universo aveva solo 0,9 miliardi di anni. "Il nostro lavoro ha posto un pezzo importante nel puzzle in gran parte incompleto che è la formazione e la crescita di oggetti così estremi, ma relativamente abbondanti, così rapidamente dopo il Big Bang", dice il coautore Roberto Gilli, anche lui astronomo dell'INAF di Bologna , riferendosi ai buchi neri supermassicci.

I primissimi buchi neri, che si pensa si siano formati dal collasso delle prime stelle, devono essere cresciuti molto velocemente per raggiungere masse di un miliardo di soli entro i primi 0,9 miliardi di anni di vita dell'Universo. Ma gli astronomi hanno faticato a spiegare come avrebbero potuto essere disponibili quantità sufficientemente grandi di "combustibile da buchi neri" per consentire a questi oggetti di crescere fino a dimensioni così enormi in così poco tempo. La struttura appena scoperta offre una probabile spiegazione: la "ragnatela" e le galassie al suo interno contengono abbastanza gas per fornire il carburante di cui il buco nero centrale ha bisogno per diventare rapidamente un gigante supermassiccio.

Ma come si sono formate in primo luogo strutture simili a una rete così grandi? Gli astronomi pensano che gli aloni giganti di misteriosa materia oscura siano fondamentali. Si pensa che queste ampie regioni di materia invisibile attraggano enormi quantità di gas nell'Universo primordiale; insieme, il gas e la materia oscura invisibile formano le strutture simili a reti in cui le galassie e i buchi neri possono evolversi.

"La nostra scoperta supporta l'idea che i buchi neri più distanti e massicci si formano e crescono all'interno di massicci aloni di materia oscura in strutture su larga scala e che l'assenza di rilevamenti precedenti di tali strutture fosse probabilmente dovuta a limitazioni dell'osservazione", afferma Colin Norman della Johns Hopkins University di Baltimora, negli Stati Uniti, anche coautore dello studio.

Le galassie ora rilevate sono tra le più deboli che gli attuali telescopi possano osservare. Questa scoperta ha richiesto osservazioni per diverse ore utilizzando i più grandi telescopi ottici disponibili, compreso il VLT dell'ESO. Utilizzando gli strumenti MUSE e FORS2 sul VLT all'Osservatorio del Paranal dell'ESO nel deserto cileno di Atacama, il team ha confermato il collegamento tra quattro delle sei galassie e il buco nero. "Crediamo di aver appena visto la punta dell'iceberg e che le poche galassie scoperte finora attorno a questo buco nero supermassiccio siano solo le più luminose", ha detto la coautrice Barbara Balmaverde, astronomo dell'INAF di Torino, in Italia.

Questi risultati contribuiscono alla nostra comprensione di come si sono formati ed evoluti i buchi neri supermassicci e le grandi strutture cosmiche. L'Extremely Large Telescope dell'ESO, attualmente in costruzione in Cile, sarà in grado di basarsi su questa ricerca osservando molte altre galassie più deboli attorno a enormi buchi neri nell'Universo primordiale usando i suoi potenti strumenti.

Maggiori informazioni

Questa ricerca è stata presentata nel documento "Web of the giant: Spectroscopic confirm of a large scale structure around the z = 6.31 quasar SDSS J1030 + 0524" per apparire in Astronomy & Astrophysics.

Il team è composto da M. Mignoli (INAF, Bologna, Italia), R. Gilli (INAF, Bologna, Italia), R. Decarli (INAF, Bologna, Italia), E. Vanzella (INAF, Bologna, Italia), B . Balmaverde (INAF, Pino Torinese, Italia), N. Cappelluti (Dipartimento di Fisica, Università di Miami, Florida, USA), L. Cassarà (INAF, Milano, Italia), A. Comastri (INAF, Bologna, Italia), F. Cusano (INAF, Bologna, Italia), K. Iwasawa (ICCUB, Universitat de Barcelona & ICREA, Barcellona, ​​Spagna), S. Marchesi (INAF, Bologna, Italia), I. Prandoni (INAF, Istituto di Radioastronomia, Bologna , Italia), C. Vignali (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università degli Studi di Bologna, Italia & INAF, Bologna, Italia), F. Vito (Scuola Normale Superiore, Pisa, Italia), G. Zamorani (INAF, Bologna, Italia), M. Chiaberge (Space Telescope Science Institute, Maryland, USA), C.Norman (Space Telescope Science Institute e Johns Hopkins University, Maryland, USA).

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