Mirabilis, Elstir e Vinteuil: le galassie in fusione osservate da Chandra, con buchi neri in rotta di collisione

• Grazie ai dati dell’Osservatorio Chandra ai raggi X, i ricercatori hanno studiato due diversi sistemi di galassie in fusione, con i buchi neri supermassicci al centro in rotta di collisione.
• Uno dei due sistemi contiene Mirabilis, una galassia risultante dalla fusione ormai completa di due galassie nane più piccole.
• La seconda coppia di galassie nane, soprannominate Elstir e Vinteuil, è stata immortalata per la prima volta agli inizi del processo di fusione.

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Utilizzando l’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, un team di ricerca ha studiato due diverse coppie di buchi neri supermassicci contenuti in galassie nane in rotta di collisione. Per la prima volta, la fase di fusione è immortalata ai raggi X in un momento in cui sta per avvenire. Ciò sta fornendo agli scienziati informazioni importanti sull’evoluzione dei buchi neri nell’Universo primordiale.

Da tempo i ricercatori sospettano che le galassie grandi che vediamo oggi siano state generate dalla fusione di galassie nane più antiche, con una massa circa 20 volte inferiore alla nostra Via Lattea. Tuttavia, le galassie nane sono troppo deboli per essere osservate nell’Universo lontano. L’unico modo per capire se le teorie che parlano di galassie nate da fusioni galattiche sono corrette, è studiare direttamente queste fusioni.

Oggi, lo studio che ha indagato le osservazioni profonde nei raggi X di Chandra lo ha reso possibile. Chandra è particolarmente prezioso per questo tipo di studi. Infatti, il materiale che circonda i buchi neri al centro delle galassie nane in fusione, unici a brillare molto intensamente e a renderle ancora rilevabili, può scaldarsi fino a milioni di gradi. Questo produce una grande quantità di raggi X. Tali emissioni hanno permesso di scoprire le coppie di sorgenti luminose e di trovare due esempi importanti, oggetto della ricerca.

Gli scienziati hanno confrontato i dati di Chandra con quelli a infrarossi del Wide Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA e con quelli ottici del Canada France Hawaii Telescope (CFHT).

Mirabilis: una fusione quasi completa

Una coppia si trova nell’ammasso di galassie Abell 133, a 760 milioni di anni luce dalla Terra. La vediamo a sinistra nell’immagine in copertina, dove i dati ai raggi X in rosa sono sovrapposti a quelli ottici di CFHT in blu.

Le due galassie nane protagoniste si trovano nelle ultime fasi di una fusione. L’evento è caratterizzato da una lunga coda di materiale, causata dagli effetti di marea durante la collisione.

Gli autori dello studio hanno soprannominato la galassia emergente Mirabilis, in onore di una specie di colibrì in via di estinzione nota per code eccezionalmente lunghe. Hanno scelto un nome unico, e non doppio per le due galassie, perché la fusione è quasi completa. I dati di Chandra ai raggi X mettono in evidenza il materiale caldo e luminoso attorno ai buchi neri supermassicci nel cuore di ciascuna galassia.

Elstir e Vinteuil: una fusione agli inizi

L’altro esempio scovato da Chandra si trova in Abell 1758S, un ammasso di galassie a circa 3,2 miliardi di anni luce dalla Terra. L’immagine composita di Chandra e CFHT è sulla destra nell’immagine di copertina (stessi colori di Mirabilis).

I ricercatori hanno soprannominato le galassie nane che si fondono Elstir e Vinteuil, ispirati da “Alla ricerca del tempo perduto” di Marcel Proust. Vinteuil è la galassia in alto, Elstir è quella in basso. Entrambe presentano forte emissione di raggi X attorno ai buchi neri centrali. I dati suggeriscono che questi due oggetti siano stati catturati nelle prime fasi di una fusione, creando un ponte di stelle e gas che sta collegando le due galassie durante la loro interazione gravitazionale.

Una delle teorie oggi più accreditate sulla formazione delle galassie sostiene che quasi tutte si siano formate a partire da ripetute fusioni di galassie più piccole, nel corso di miliardi di anni. Riuscire a osservare nel dettaglio e a diverse lunghezze d’onda questo tipo di fusioni può fornire informazioni molto importanti riguardo a quali teorie meglio si accordino alle osservazioni. Inoltre, può raccontarci molto sul passato della nostra Galassia, la Via Lattea.

Successive osservazioni di questi due sistemi, e di altri esempi simili, consentiranno di studiare i processi di interazione mareale ed evoluzione galattica anche attraverso la fusione dei buchi neri centrali, per riuscire a capire come gli oggetti più grandi del cosmo si siano evoluti dall’Universo primordiale fino ai giorni nostri.

Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, è reperibile qui in versione pre-print.