Due nuovi studi mettono in discussione la convinzione che la crescita di un buco nero supermassivo debba procedere di pari passo con l'evoluzione della galassia visibile
I buchi neri supermassivi presenti al centro di molte galassie crescono più rapidamente del numero di stelle che contemporaneamente nascono nelle stesse galassie. Due diversi gruppi di ricerca, indipendentemente l'uno dall'altro, sono giunti alla medesima conclusione.
Lo sviluppo storico della vicenda nasce dalle osservazioni del secolo scorso da cui è emerso che circa il 10% delle galassie presenti nella zona dell'universo a noi vicina, possiede una parte centrale dotata di una luminosità talmente elevata da non poter dipendere solo da una maggiore densità di stelle presenti in quel settore. Si è ipotizzato che il nuceo di queste galassie fosse responsabile della sovraproduzione di luminosità ed esse sono state chiamate galassie con un Nucleo Galattico Attivo. Il passo successivo è stato ipotizzare che nella zona centrale vi fosse un buco nero responsabile di tale luminosità. Esso attrae verso di sé la materia nelle sue vicinanze, causandone una tale accelerazione da costringerla, durante la caduta, ad emettere radiazione e particelle a velocità relativistica e generando così l'estrema luminosità osservata.
Un notevole passo in avanti è stato compiuto con la scoperta dell'esistenza di una relazione tra alcune proprietà della galassia ospitante (la dispersione della velocità delle stelle e la luminosità del nucleo) e la massa dei buchi neri. Questa relazione fornisce uno strumento essenziale perché osservando le suddette caratteristiche visibili della galassia si può poi calcolare la massa del buco nero anche quando non sono disponibili misurazioni dirette. Inoltre tale relazione ha suggerito l'ipotesi che i buchi neri supermassivi e le galassie ospiti abbiano un'evoluzione comune e parallela.
E' stato quindi possibile supporre che la crescita del buco nero procedesse di pari passo con l'evoluzione della galassia visibile (cioè con la nascita e l'evoluzione delle stelle, e quindi con la quantità totale di massa stellare presente). In base a questa ipotesi, se si determina il rapporto tra la velocità di crescita del buco nero e la velocità di crescita della massa stellare, il risultato deve essere uguale a uno dal momento che, come abbiamo detto, nascono tante stelle quanto cresce la massa del buco nero. Ora, con questi due nuovi lavori, l'ipotesi viene messa in seria discussione perché, secondo gli autori, i buchi neri supermassivi crescono più velocemente della quantità di stelle create.
Le due ricerche sono riportate negli articoli (M. Mezcua et al. "The most massive black holes on the Fundamental Plane of Black Hole Accretion", e G. Yang et al., "Linking black-hole growth with host galaxies: The accretion-stellar mass relation and its cosmic evolution") che verranno pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society e attualmente si possono leggere in preprint.
Il primo lavoro è frutto di un gruppo di ricerca spagnolo-canadese, guidato da M. Mezcua dell'Università di Montréal e il secondo di scienziati cinesi-statunitensi guidati da G. Yang della University Park della Pennsylvania e di cui fa parte anche l'italiano C. Vignali dell'Università di Bologna.
Metzcua e colleghi hanno eseguito uno studio dettagliato della posizione occupata da 72 ammassi di galassie più luminose su un grafico derivato dalla relazione suddetta, arrivando alla conclusione che, per occupare tale posizione sul grafico, sarebbe necessario che i loro buchi neri avessero una massa 10 miliardi di volte superiore a quella del sole, un risultato molto maggiore di quello stimato secondo l'ipotesi della crescita parallela, e che circa il 40% degli ammassi dovrebbe ospitare buchi neri ultramassivi.
Il gruppo di Yang, invece, per studiare la relazione tra la crescita dei buchi neri e la massa stellare ha calcolato il tasso di accrescimento dei buchi neri supermassivi in funzione della Massa stellare e della velocità di allontanamento (redshift) della galassia. Dai loro calcoli hanno potuto concludere che il "rapporto tra tasso di crescita dei buchi neri supermassivi e tasso medio di formazione stellare (…) non supporta lo scenario in cui i buchi neri supermassivi e la crescita della galassia procedano di pari passo".
È interessante notare, infine, che gran parte dei dati analizzati, così come la foto riportata, sono stati ripresi dall'osservatorio Chandra con una tecnica consistente nell'osservare con una lunghissima esposizione di 44 giorni di seguito la stessa porzione di cielo ai raggi X. L'immagine finale è la somma di 52 esposizioni individuali. L'astrofisico italiano Riccardo Giacconi ha dato inizio a questa tecnica nel 1999 e ha vinto il premio Nobel nel 2002 per i suoi contributi all'astrofisica nel campo non visibile dello spettro elettromagnetico.
http://www.nationalgeographic.it/scienza/spazio/2018/02/19/news/buchi_neri_crescono_piu_veloci_della_nascita_delle_stelle-3869740/
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