Milano-Bicocca, quando il buco nero di una galassia spegne le stelle di un'altra galassia

Secondo un nuovo studio condotto dal gruppo di ricerca "Cosmic Web" dell'Università di Milano-Bicocca e dalla NASA, utilizzando l'Osservatorio a raggi X Chandra dell'Agenzia spaziale degli Stati Uniti, nell'universo primordiale, un getto di particelle proveniente da un buco nero di una galassia starebbe interferendo con una nube di gas che circonda un'altra galassia – ad essa vicina – colpendola e rallentandone il processo di formazione di nuove stelle.

Per esemplificare questa scoperta i ricercatori hanno utilizzato una metafora culinaria: il buco nero starebbe mescolando una "pentola" di gas contenente una "Red Potato", ovvero l'altra galassia. La galassia che viene lentamente "cucinata" si chiama MQN01 J004131.9-493704, ma gli astronomi l'hanno soprannominata "Red Potato", per via del suo aspetto nelle immagini del telescopio spaziale James Webb della NASA.

La galassia "Red Potato" si trova a circa 11,7 miliardi di anni luce dalla Terra e si trova nella stessa struttura cosmica dove era stata trovata dai ricercatori del gruppo Cosmic Web la galassia a disco gigante "Big Wheel", in un punto di intersezione dove gigantesche strutture reticolari di galassie e gas si incontrano. Gli astronomi hanno scelto di puntare il telescopio James Webb su quest'area perché sapevano che contiene una delle più alte concentrazioni di galassie e buchi neri supermassicci in crescita mai identificate nell'universo primordiale.

Poiché i dati del Very Large Telescope dell'Osservatorio Europeo Australe (ESO) mostrano che la galassia della "Red Potato" è circondata da un'enorme nube, o "pentola", di gas relativamente freddo, gli astronomi si aspettavano che contenesse un gran numero di giovani stelle formatesi dopo che parte del gas era stata attratta nella galassia. Questo fenomeno era già stato osservato per galassie vicine circondate da gas freddo. Ma, sorprendentemente, non per questa galassia.

«Le stelle non si stanno formando come previsto, quindi abbiamo cercato di capirne il motivo – afferma Weichen Wang, ricercatore di Astronomia e Astrofisica dell'Università di Milano-Bicocca – e abbiamo scoperto che potrebbe esserci un "cuoco" in questa "cucina cosmica"». Un indizio importante di questo è che la nube di gas che circonda la galassia "Red Potato" è insolitamente turbolenta rispetto alle grandi nubi di gas che circondano altre galassie. Tale turbolenza potrebbe impedire alla maggior parte del gas di precipitare su MQN01 J004131.9-493704 per formare un gran numero di nuove stelle.

Wang e i suoi colleghi, in un team internazionale di ricercatori, hanno quindi cercato l'origine di questa turbolenza. Utilizzando Chandra, hanno scoperto che un getto di particelle proveniente da un buco nero in una galassia vicina è diretto verso la nube di gas che circonda la galassia in oggetto e potrebbe colpirla, causando potenzialmente la turbolenza.

«Se il getto del buco nero sta agitando il gas intorno alla galassia "Red Potato", potrebbe rallentare notevolmente la velocità con cui la galassia può acquisire nuovo materiale per formare stelle», ha affermato il coautore – e coordinatore del gruppo di ricerca – Sebastiano Cantalupo, professore di Astronomia, cosmologia e scienza dello spazio dell'Università di Milano-Bicocca che guida il gruppo di ricerca "Cosmic Web". «Con l'energia derivante da questo rimescolamento, la galassia non riceverà più combustibile per formare nuove stelle al ritmo previsto per galassie simili nella stessa epoca cosmica».

Mentre la galassia "Red Potato" è composta principalmente da stelle più vecchie e fredde e appare quindi rossa nei dati ottici e infrarossi, la galassia che ospita il buco nero con il getto non lo è. Al contrario, questa galassia, che si trova a circa 200mila anni luce da MQN01 J004131.9-493704, è in fase di intensa formazione stellare, con la formazione di stelle massicce e calde, come del resto la maggior parte delle altre galassie vicine.

Gli astronomi vogliono ora capire come interagiscono le galassie e i buchi neri tra loro – soprattutto in quest'epoca critica della storia dell'universo – e come ciò influenzi i tempi e le modalità di formazione delle stelle.

Gli autori hanno preso in considerazione altre spiegazioni per la turbolenza del gas, tra le quali le eruzioni di un buco nero supermassiccio al centro della galassia della "Red Potato", o l'energia derivante da un'intensa formazione di nuove stelle. Tuttavia, ritengono queste spiegazioni meno probabili rispetto al getto della galassia vicina.

Questo lavoro è uno dei pochi studi pubblicati ad aver indagato il comportamento del gas che circonda le galassie passive nell'universo primordiale. Sono stati utilizzati anche i dati del telescopio spaziale Hubble della NASA, a supporto delle misurazioni necessarie per rivelare il colore rosso della galassia e il suo basso tasso di formazione stellare.

Parte di questo testo si basa sul comunicato stampa pubblicato dalla NASA e dallo Smithsonian Astrophysical Observatory: https://chandra.si.edu/photo/2026/redpotato/