L'imaging di Hubble e la spettroscopia della galassia nana Henize 2-10 mostrano chiaramente un deflusso di gas che si estende dal buco nero a una regione di nascita stellare luminosa come un cordone ombelicale, innescando nella nube già densa la formazione di ammassi di stelle La galassia nana si trova a 30 milioni di anni luce di distanza, nella costellazione meridionale della Pyxis.
Gli astronomi hanno precedentemente discusso sul fatto che una galassia nana potrebbe avere un buco nero analogo ai buchi neri supermassicci che si trovano nelle galassie più grandi. Ulteriori studi sulle galassie nane, che sono rimaste piccole nel tempo cosmico, potrebbero far luce sulla questione di come i primi semi di buchi neri supermassicci si siano formati ed evoluti nel corso della storia dell'universo.
Spesso ritratti come mostri distruttivi che tengono prigioniera la luce, i buchi neri assumono un ruolo diverso nelle ultime ricerche del telescopio spaziale Hubble della NASA. Un buco nero nel cuore della galassia nana Henize 2-10 sta creando stelle piuttosto che inghiottirle. Il buco nero sta apparentemente contribuendo alla tempesta di fuoco della nuova formazione stellare che si sta verificando nella galassia.
Un decennio fa la piccola galassia Henize 2-10 ha scatenato il dibattito tra gli astronomi sul fatto che le galassie nane ospitassero buchi neri proporzionali ai colossi supermassicci trovati nei cuori delle galassie più grandi. Henize 2-10, contenente solo un decimo del numero di stelle trovate nella nostra Via Lattea, sembra essere promettente per risolvere il mistero di come i buchi neri supermassicci si siano formati nell'universo primordiale.
"Dieci anni fa, come studente laureato pensando che avrei trascorso la mia carriera sulla formazione stellare, ho guardato i dati di Henize 2-10 e tutto è cambiato", ha dichiarato Amy Reines, che ha pubblicato le prime prove di un buco nero nella galassia nel 2011 ed è la principale investigatrice delle nuove osservazioni di Hubble.
"Fin dall'inizio, sapevo che qualcosa di insolito e speciale stava accadendo in Henize 2-10, e ora Hubble ha fornito un quadro molto chiaro della connessione tra il buco nero e una vicina regione di formazione stellare situata a 230 anni luce dal buco nero", ha spiegato Reines.
Questa connessione è un deflusso di gas che si estende attraverso lo spazio come un cordone ombelicale verso un vivaio stellare luminoso. La regione era già sede di un denso bozzolo di gas quando è arrivato il deflusso a bassa velocità. La spettroscopia di Hubble mostra che il deflusso si muoveva a circa 1609344 km all'ora, sbattendo contro il gas denso.
Questo è l'effetto opposto di quello che si vede nelle galassie più grandi, dove il materiale che cade verso il buco nero viene portato via dai campi magnetici circostanti, formando getti ardenti di plasma che si muovono vicino alla velocità della luce. Le nubi di gas catturate nel percorso dei getti verrebbero riscaldate ben oltre la loro capacità di raffreddarsi e formare stelle. Ma con il buco nero meno massiccio di Henize 2-10 e il suo deflusso più dolce, il gas è stato compresso quel tanto che basta per innescare la nuova formazione stellare.
"A soli 30 milioni di anni luce di distanza, Henize 2-10 è abbastanza vicino perchè Hubble sia stato in grado di catturare sia le immagini che le prove spettroscopiche di un deflusso di un buco nero in modo molto chiaro". L'ulteriore sorpresa è stata che, piuttosto che sopprimere la formazione stellare, il deflusso stava innescando la nascita di nuove stelle", ha detto Zachary Schutte, studente laureato di Reines e autore principale del nuovo studio.
Fin dalla sua prima scoperta di emissioni radio e di raggi X in Henize 2-10, Reines ha pensato che probabilmente provenissero da un buco nero massiccio, ma non così supermassiccio come quelli visti nelle galassie più grandi. Altri astronomi, tuttavia, pensavano che la radiazione fosse più probabilmente emessa da un resto di supernova, che sarebbe un evento familiare in una galassia che sta rapidamente pompando stelle massicce che esplodono rapidamente.
"La straordinaria risoluzione di Hubble mostra chiaramente un modello simile a un cavatappi nelle velocità del gas, che possiamo adattare al modello di un deflusso oscillante, da un buco nero. Un resto di supernova non avrebbe quel modello, e quindi è effettivamente la nostra prova che si tratti di un buco nero ", ha spiegato Reines.
Reines si aspetta che in futuro saranno dirette ulteriori ricerche sui buchi neri delle galassie nane. La relazione tra la massa della galassia e il suo buco nero può fornire indizi sulla loro origine. Il buco nero di Henize 2-10 è di circa 1 milione di masse solari. Nelle galassie più grandi, i buchi neri possono essere più di 1 miliardo di volte la massa del nostro Sole. Più massiccia è la galassia ospite, più massiccio è il buco nero centrale.
Le attuali teorie sull'origine dei buchi neri supermassicci si suddividono in tre categorie: 1) si sono formati proprio come i buchi neri di massa stellare più piccoli, dall'implosione delle stelle, e in qualche modo hanno raccolto abbastanza materiale per crescere supermassicci, 2) condizioni speciali nell'universo primordiale hanno permesso la formazione di stelle supermassicce, che sono collassate per formare "semi" di buchi neri massicci, o 3) i semi dei futuri buchi neri supermassicci sono nati in densi ammassi stellari, dove la massa complessiva dell'ammasso sarebbe stata sufficiente ad addensarli in qualche modo a causa del collasso gravitazionale.
Finora, nessuna di queste teorie ha prevalso. Le galassie nane come Henize 2-10 offrono potenziali indizi promettenti, perché sono rimaste piccole nel tempo cosmico, piuttosto che subire la crescita e le fusioni di grandi galassie come la Via Lattea. Gli astronomi pensano che i buchi neri delle galassie nane potrebbero servire come analogo per i buchi neri nell'universo primordiale, quando stavano appena iniziando a formarsi e crescere.