Il gas in fuga “spegne” la galassia

Un potentissimo “vento”, fatto di gas ionizzato ma anche composto da molecole come il monossido di carbonio, fuoriesce impetuoso dalla lontana galassia XID2028, distante 9.6 miliardi di anni luce da noi e nel cui cuore alberga un buco nero supemassiccio tutt’altro che tranquillo. Un flusso notevole di materia si disperde nello spazio e impoverisce le riserve di gas nella galassia stessa, che nell’arco di dieci milioni di anni potrebbe non avere più la materia prima per forgiare nuove stelle. La scoperta è stata ottenuta da un team internazionale di astronomi, guidati da Marcella Brusa, ricercatrice all’università di Bologna e associata INAF, e del quale fanno parte colleghi dell’INAF e ricercatori delle Università di Firenze e Roma Tre, grazie alle osservazioni condotte con il Telescopio ALMA dell’ESO in Cile e al telescopio binoculare LBT in Arizona (USA).

Le misure raccolte con ALMA hanno permesso di rivelare l’emissione del monossido di carbonio (CO) nella regione centrale della galassia, indice della presenza di gas molecolare, confinato in una zona compresa in 8 mila anni luce dal centro. Gli scienziati hanno anche scoperto una componente di gas molecolare con velocità di circa 2 milioni e mezzo di chilometri orari letteralmente in fuga dalla galassia, chiamato in gergo tecnico outflow,sospinto dall’azione del buco nero centrale. Grazie alla risoluzione delle immagini prodotte da ALMA il team ha potuto localizzare questa componente e verificare che si trova al di fuori della regione centrale più interna – dove risiede la maggior parte del gas della galassia –  nella stessa zona dove già altre indagini condotte con il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO avevano individuato un outflow di gas ionizzato.

“I nuovi dati confermano che in questa galassia la quantità di gas è sostanzialmente minore di quella che ci si aspetta dalle altre proprietà, confermando lo scenario di feedback, ovvero di interazione con il buco nero supermassiccio, in cui il vento da noi rivelato ha un effetto significativo sulla riserva di gas della galassia” commenta Brusa, prima autrice dell’articolo sulla scoperta pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics. “Possiamo infatti stimare che in ‘soltanto’ 10 milioni di anni da ora la riserva di gas potrebbe venire completamente esaurita e la galassia cesserà di formare stelle”.

Questa è la prima volta che viene presentato uno studio spazialmente risolto di outflow molecolare a grande distanza (superiore a 8 miliardi di anni luce), ed il merito è della notevole risoluzione delle immagini ottenute da ALMA nella banda delle onde millimetriche, di qualità comparabile a quella delle riprese con lo strumento SINFONI al VLT che invece osserva nel vicino infrarosso.

E sempre nel vicino infrarosso sono state raccolte le immagini di XID2028 durante il commissioning di ARGOS, il sistema di stelle guida a laser per l’ottica adattiva di LBT che hanno permesso di risolvere la galassia ospite in una componente estesa, dominata dalle stelle più antiche, e una componente centrale, non risolta, probabilmente dominata dalla emissione del buco nero centrale. Questo passaggio è stato fondamentale per poter stimare in maniera affidabile la massa stellare nella galassia.

“Questi risultati confermano che XID2028 è un laboratorio privilegiato per studiare l’impatto degli outflow lanciati dai nuclei attivi e sulla loro galassia ospite”, commenta Giovanni Cresci dell’INAF di Arcetri, coautore dell’articolo. “Si tratta infatti del primo oggetto nell’universo lontano per cui è stato possibile confrontare il vento di gas ionizzato e di gas molecolare, verificando che sono cospaziali, oltre a misurare direttamente la rimozione del gas dalla galassia ospite”.

La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics nell’articolo Molecular outflow and feedback in the obscured quasar XID2028 revealed by ALMA di M. Brusa, G. Cresci, E. Daddi, R. Paladino, M. Perna, A. Bongiorno, E. Lusso, M. T. Sargent, V. Casasola, C. Feruglio, F. Fraternali, I. Georgiev, V. Mainieri, S. Carniani, A. Comastri, F. Duras, F
. Fiore, F. Mannucci, A. Marconi, E. Piconcelli, G. Zamorani, R. Gilli, F. La Franca, G. Lanzuisi, D. Lutz, P. Santini, N. Z. Scoville, C. Vignali, F. Vito, S. Rabien, L. Busoni e M. Bonaglia