Galassie attive

Le galassie attive, note anche come Nuclei Galattici Attivi (AGN, dall'inglese Active Galactic Nuclei) sono galassie caratterizzate da un'emissione insolitamente intensa in determinate bande spettrali che superano di centinaia o migliaia di volte l'intensità emessa dalle galassie ordinarie. Per questa ragione, pur essendo molto compatte, sono tra le fonti più luminose e persistenti di radiazione elettromagnetica nell'universo. La luminosità delle galassie attive si distingue anche perché non è transitoria o limitata a brevi periodi, a differenza di eventi come le supernove. L'emissione di luce ed energia di una AGN è costante e duratura nel tempo. Spesso la loro luce è utilizzata per calcolare le distanze cosmiche. Attualmente le galassie attive rappresentano circa l'1% delle galassie osservate.

Le AGN mostrano un'ampia gamma di emissioni spettrali, da bande radio e infrarosse a frequenze più elevate come i raggi X e gamma. A volte le emissioni coprono tutto lo spettro elettromagnetico. Questa variabilità suggerisce la presenza di diversi processi fisici alla base delle emissioni. Quindi nella categoria delle galassie attive sono incluse galassie anche molto diverse tra loro. Tutte però hanno in comune il fatto che l'origine delle emissioni sembra provenire da una regione centrale (nucleo) della galassia.

Qual è l'origine dell'energia?

A differenza delle galassie normali, dove le emissioni provengono principalmente da stelle, gas e polveri, nelle galassie attive queste sono generate da processi molto più energetici. Le emissioni delle galassie attive hanno origine nelle regioni più interne delle galassie, soprattutto attorno ai loro nuclei, da cui deriva il termine AGN ("Nuclei Galattici Attivi"). Spesso le galassie attive sono alimentate da buchi neri supermassicci con masse che variano da un milione a dieci miliardi di volte quella del Sole. La materia che cade verso questi buchi neri forma un disco di accrescimento, generando radiazioni di sincrotrone e termiche, soprattutto nei raggi X. Quasi il 50% della materia in caduta viene convertita in energia.

Quando si esaurisce la materia vicina al buco nero, le galassie attive possono "spegnersi" in uno stato di quiete apparente e trasformarsi in galassie normali. Tuttavia, possono sempre "riaccendersi" se arriva nuova materia in prossimità del nucleo, perché la caduta delle nubi di gas alimenta e riattiva i buchi neri supermassicci. Nelle galassie attive questo fenomeno si ripete nel tempo con intervalli irregolari. Poiché l'attività del nucleo è strettamente legata alla formazione stellare all'interno della galassia, nelle AGN la nascita di nuove stelle segue un andamento altrettanto irregolare.

L'attività del nucleo influenza la formazione stellare

L'attività del nucleo in una galassia attiva (AGN) può influenzare significativamente la formazione stellare all'interno della galassia. Quando un buco nero supermassiccio al centro di un'AGN è attivo, la materia in caduta nel nucleo galattico può generare forti venti e getti di energia, che possono sia stimolare sia inibire la formazione stellare:

• Inibizione
  L'energia e il movimento rilasciati dai nuclei attivi possono disperdere i gas freddi necessari per la formazione stellare, rallentando o impedendo la nascita di nuove stelle.
• Stimolazione
  In alcuni casi, i venti e i getti possono anche comprimere il gas nelle regioni circostanti, innescando la formazione stellare.

Questo processo di feedback dal nucleo galattico è un aspetto chiave nella comprensione di come le galassie si evolvono e crescono nel tempo.

Tipologie di galassie attive

Le AGN possono essere divise in base alla presenza di forti emissioni radio. I principali tipi includono:

• Quasar
  Un quasar è un oggetto astronomico estremamente luminoso situato nel nucleo di alcune galassie, caratterizzato da intense emissioni in tutto lo spettro elettromagnetico. Si tratta probabilmente della forma più energica delle AGN, con una luminosità che può eclissare quella di un'intera galassia. Si ritiene che la loro luminosità straordinaria sia generata dall'energia rilasciata dalla materia che cade in un buco nero supermassiccio al centro del quasar. I quasar sono tra gli oggetti più distanti e antichi osservabili. Quindi, forniscono informazioni cruciali sulla formazione e l'evoluzione dell'universo primordiale.
• Galassie di Seyfert
  Le galassie di Seyfert sono una classe di nuclei galattici attivi notevoli per la loro intensa emissione di luce dal nucleo centrale. Sono caratterizzate da gas che ruotano a velocità eccezionalmente elevate vicino al nucleo. Si ritiene che questi fenomeni siano associati a buchi neri supermassicci al centro delle galassie, con dischi di accrescimento di gas che emettono nelle bande ottiche e ultraviolette, oltre che bande X.
• Blazar
  Questi oggetti sono noti per le loro forti emissioni e variabilità su scala temporale breve. I blazar sono nuclei galattici attivi estremamente luminosi e variabili, caratterizzati da un getto di particelle ad alta energia direzionato quasi direttamente verso l'osservatore. Questi oggetti cosmici, che includono sia gli oggetti BL Lacertae sia i quasar otticamente violentemente variabili (OVV), sono studiati per la loro capacità di emettere energia su un ampio spettro elettromagnetico e per i loro fenomeni relativistici intensi.
• Radiogalassie
  Le radiogalassie sono galassie che emettono intensamente in banda radio, spesso molto più di quanto fanno in altre lunghezze d'onda. Queste emissioni sono tipicamente generate da fenomeni energetici nel nucleo galattico, come buchi neri supermassicci, e si manifestano attraverso imponenti getti di particelle e lobi radio.

Le galassie attive offrono finestre uniche sui processi più energetici dell'universo. Studiando le AGN, gli astronomi possono approfondire la comprensione di fenomeni come i buchi neri supermassicci, i getti relativistici e i meccanismi di accrescimento galattico. Inoltre, la loro osservazione aiuta a chiarire la struttura e l'evoluzione delle galassie nel corso delle ere cosmiche. Le ricerche in questo campo svelano aspetti ancora sconosciuti dell'universo.