Una galassia distante circa 12,5 miliardi di anni luce e splendente con la luce di oltre 300.000 miliardi di Soli è stata scoperta utilizzando i dati del NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE). Si tratta della galassia più luminosa trovata fino a oggi e appartiene a una nuova classe di oggetti recentemente scoperti da WISE - galassie estremamente luminose agli infrarossi o ELIRGs (Extremely Luminous Infrared Galaxies). La galassia super brillante è stata scoperta dal gruppo del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA e potrebbe contenere nel suo nucleo un buco nero gigante che sta inghiottendo una quantità di materia enorme.
"Stiamo osservando una fase molto intensa dell'evoluzione delle galassie", ha detto Chao-Wei Tsai del Jet Propulsion Laboratory della NASA (JPL) in Pasadena, California, autore di un nuovo studio pubblicato sulla prestigiosa rivista The Astrophysical Journal. "Questa luce abbagliante può essere dalla principale picco di crescita del buco nero della galassia". La brillante galassia, conosciuta come WISE J224607.57-052635.0, può avere un gigante buco nero nel suo nucleo, che si sta rifornendo di gas. I buchi neri supermassicci catturano il gas e la materia da un disco che li circonda.
Questo fa innalzare la temperatura del disco fino a milioni di gradi con emissione di alta energia, visibile, ultravioletta, e luce a raggi X. La luce è bloccata da bozzoli di polvere circostante. Come la polvere si riscalda, irradia la luce infrarossa. I buchi neri enormi sono comuni nei nuclei galattici, ma trovarne uno così "lontano" nel cosmo è molto raro. Poiché la luce dalla galassia che ospita il buco nero ha viaggiato 12,5 miliardi anni per raggiungerci, gli astronomi stanno osservando l'oggetto come era in un lontano passato. Il suo buco nero aveva già una massa miliardi di volte quella del Sole, quando il nostro Universo era solo un decimo della sua età attuale di 13,8 miliardi di anni.
Il nuovo studio delinea tre ragioni per cui i buchi neri nelle ELIRGs possono diventare così massicci. In primo luogo, essi possono essere nati grandi. In altre parole, i "semi", o buchi neri embrionali, potrebbero essere più grandi di quanto si pensasse possibile. "Come si ottiene un elefante?" ha chiesto Peter Eisenhardt, scienziato del progetto WISE al JPL e co-autore dello studio. "Un modo è iniziare con un cucciolo di elefante". Le altre due spiegazioni coinvolgono la violazione del limite teorico di alimentazione del buco nero noto come limite di Eddington. Quando un buco nero si nutre, il gas cade e si riscalda, emmettendo la luce.
La pressione della luce effettivamente spinge il gas a distanza, creando un limite alla velocità con cui il buco nero può attirare continuamente la materia circostante. Se un buco nero ha rotto questo limite potrebbe, teoricamente, aumentare la sua dimensione ad un ritmo vertiginoso. Sono già stati osservati dei buchi neri che violano questo limite; tuttavia ma quello del presente studio lo avrebbe interrotto ripetutamente per diventare così grande. In alternativa, i buchi neri potrebbero in qualche modo aggirare questo limite. "Un altro modo per cui un buco nero può crescere così grande è quello di supporre che si sia alimentato ad un ritmo estremamente sostenuto, consumando del cibo più velocemente di quanto si pensa tipicamente possibile", ha detto Tsai.
"Ciò può accadere se il buco nero non ruota così velocemente". Se un buco nero gira abbastanza lentamente, non respinge molto il suo pasto. Alla fine, un buco nero che ruota lentamente è in grado di divorare più materia di uno spinner veloce. "I buchi neri in ELIRGs potrebbero alimentarsi di una quantità maggiore di materia per un periodo di tempo più lungo", ha detto Andrew Blain dell'Università di Leicester nel Regno Unito, co-autore di questo studio. "E' come vincere una gara a chi mangia più hot-dog ma su una durata di centinaia di milioni di anni". Sono necessarie ulteriori ricerche per risolvere questo puzzle di queste galassie luminose. Il team ha in programma di determinare meglio le masse dei buchi neri centrali.
Conoscendo i veri parametri di questi oggetti "aiuterà rivelare la loro storia, così come quella di altre galassie, in questo capitolo molto importante e frenetico del nostro cosmo. WISE ha permesso di identificare più galassie "stravaganti" in immagini a infrarossi di tutto il cielo catturato nel 2010. Visualizzando tutto il cielo con maggiore sensibilità rispetto al passato, WISE è stato in grado di catturare rari esemplari cosmici che potrebbero essere state perse altrimenti. Il nuovo studio segnala un totale di 20 nuovi ELIRGs, compresa la galassia più luminosa trovata fino ad oggi. Queste galassie non sono stati trovate prima a causa della loro distanza, e perché la polvere converte la loro luce visibile in una incredibile potente effusione di luce infrarossa.
"Abbiamo trovato in uno studio correlato con WISE, che almeno la metà delle galassie più luminose si mostrano bene nella luce infrarossa", ha detto Tsai. JPL gestisce e opera WISE per Science Mission Directorate della NASA a Washington. La sonda è stato messo in modalità di sospensione nel 2011, dopo aver scansionato l'intero cielo due volte, completando così i suoi obiettivi principali. Nel settembre 2013 , WISE è stato riattivato, ribattezzato NEOWISE e assegnata una nuova missione per aiutare gli sforzi della NASA a identificare oggetti potenzialmente pericolosi vicini alla Terra (Near Earth Objects). Per ulteriori informazioni su WISE, visitare il sito: http://www.nasa.gov/wise
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