Struttura ed evoluzione dei Nuclei Galattici Attivi e delle Galassie

I Nuclei Galattici Attivi (AGN; alcuni denominati QUASARS, ‘quasi-stellar objects’) giocano un ruolo fondamentale nella formazione ed evoluzione delle galassie, sebbene ancora poco compreso. I modelli più accreditati ipotizzano che essi siano composti da un buco nero supermassiccio (SMBH; con una massa da milioni a miliardi di volte quella del Sole) collocato nel nucleo delle galassie. Nell’ultimo quarto di secolo si è scoperto che le proprietà di galassie e buchi neri non sono distribuite casualmente ma sono legate da precise relazioni di scala, che indicano una qualche connessione causale tra la formazione e l’evoluzione delle galassie e dei buchi neri supermassicci. Eppure, è un grande interrogativo come sia possibile che un buco nero sia in grado di influenzare la vita e l’evoluzione della sua galassia ospite. Infatti, le scale spaziali di un buco nero e di una galassia sono enormemente diverse: la sfera di influenza di un buco nero supermassiccio è circa un miliardesimo della dimensione di una galassia. Come è possibile che la galassia sappia che ha un buco nero supermassiccio al suo centro? Più che le scale spaziali, sono le scale energetiche quelle dove gli AGN, ossia i buchi neri supermassicci in accrescimento, possono brillare: un AGN può facilmente emettere energia sufficiente a superare la energia di legame delle stelle contenute nella sua galassia ospite. Questo processo di produzione energetica è tra i più efficienti in natura. Secondo le ipotesi correnti, la luce degli AGN viene prodotta quando il materiale che circonda il buco nero supermassiccio forma un disco di accrescimento. Mentre la materia si avvicina al buco nero supermassiccio perde momento angolare e si scalda, emettendo grandi quantità di radiazione brillante nella luce visibile e ultravioletta. La radiazione emessa dal disco di accrescimento viene riprocessata da altri elementi che formano il nucleo galattico attivo e questo determina che gli AGN siano capaci di emettere energia che copre l’intero spettro elettromagnetico, dai raggi X fino al radio. Durante gli episodi di accrescimento grandi quantità di energia sotto forma di getti relativistici e venti di radiazione vengono emessi dagli AGN. La propagazione di questi venti e la loro interazione con il mezzo intergalattico determinano il fenomeno del ‘feedback dell’AGN’, che è l’ingrediente principale richiesto da tutte le moderne simulazioni per comprendere non solo la evoluzione delle strutture cosmiche, ma anche per riprodurre le proprietà delle galassie dell’Universo. Tuttavia, è tuttora un problema aperto capire la esatta ricetta di questo feedback e in che modo possa cambiare a seconda dell’ambiente in cui si trova l’AGN, del redshift, del tipo di accrescimento (sotto o sopra Eddington) e come sia possibile produrre AGN a z>6 che hanno già masse miliardi di volte la massa del Sole. 

Le ricerche in questo campo cercano di rispondere a domande come: 

  • Quando e come si sono formati i primi AGN? 
  • Quanti AGN sono esistiti durante le varie epoche cosmiche? 
  • E` vero che tutte le galassie ospitano un buco nero massiccio e che attraversano una fase di AGN? 
  • Quando e come si attivano gli AGN? 
  • Esiste una relazione tra l’evoluzione cosmologica degli AGN e quella delle galassie? 

Il nostro gruppo svolge sia ricerche di tipo osservativo in tutte le bande dello spettro elettromagnetico utilizzando alcuni fra i più grandi telescopi da terra e dallo spazio esistenti (quali il VLT, TNG, LBT, Herschel, Euclid, XMM/Newton e Chandra) delle agenzie INAF, ESO, ASI, ESA, NASA, e sia ricerche di tipo interpretativo, sviluppando modelli astrofisici che vengono analizzati tramite sofisticati programmi di calcolo. Le ricerche sono svolte in collaborazioni nazionali (SEAWIND, SUBWAYS, SHARP) e internazionali (BASS, Euclid, MOONS, 4MOST, etc) con numerosi colleghi italiani e stranieri. 

Membri: 

Link identifier #identifier__49805-1Stefano BIANCHI
Link identifier #identifier__154618-2Fabio LA FRANCA
Link identifier #identifier__86574-3Manuela MAGLIOCCHETTI 
Link identifier #identifier__178875-4Giorgio MATT
Link identifier #identifier__109453-5Nicola MENCI 

Link identifier #identifier__129425-6Federica RICCI 
Link identifier #identifier__159968-7Matilde SIGNORINI (postdoc) 

Dottorandi: 

Link identifier #identifier__19501-8Ivano SACCHEO 
Link identifier #identifier__100704-9Ilaria VILLANI  
Link identifier #identifier__60899-10Giulia DEGNI  

Collaborazioni: 

Angela Bongiorno – INAF OAR 
Micol Bolzonella – INAF OAS 
Marcella Brusa – Università di Bologna 
Enzo Branchini – Università di Genova 
Francesca Civano – NASA US 
Sotiria Fotopoulou – University of Bristol UK 
Mike Koss – EurekaSci US 
Sibasish Laha – STScI US 
Enrico Piconcelli  – INAF OAR
Ciro Pinto – INAF Palermo 
Francesco Shankar – University of Southampton UK 
Luca Zappacosta – INAF OAR 

Francesca Quartararo 27 Giugno 2024