15 Feb 2018 Una Ciambella Attorno al Mostruoso Buco Nero
Osservazioni ad alta risoluzione realizzate dall’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno immortalato un toro di gas e polveri in rotazione presente attorno ad un buco nero supermassiccio attivo. È la prima volta in cui una di queste strutture a forma di ciambella è stata analizzata così chiaramente e si tratta di un passo importante per comprendere l’influenza dei buchi neri supermassicci sulle galassie che li ospitano.
Nel centro di quasi tutte le galassie si annidano mostruosi buchi neri supermassicci. I ricercatori sanno da lungo tempo che tanto più una galassia è massiccia, tanto più lo è anche il suo buco nero centrale. Questa ipotesi suona ragionevole, ma le galassie sono miliardi di volte più grandi dei loro buchi neri centrali, e non è semplice immaginare come possano influenzarsi a vicenda due oggetti su scale dimensionali così differenti. Un team di astronomi ha utilizzato l’alta risoluzione di ALMA per osservare il cuore della galassia a spirale M77. Le galassie attive sono tra gli oggetti più luminosi dell’Universo ed emettono luce nella maggior parte delle lunghezze d’onda, dai raggi gamma ai raggi X fino alle microonde e onde radio. Messier 77 viene classificata come Galassia di Seifert di Tipo II, ed è caratterizzata dall’essere particolarmente luminosa negli infrarossi.
La regione centrale della galassia è un nucleo galattico attivo (AGN), dove la materia cade verso un vorace buco nero supermassiccio emettendo radiazioni energetiche. I nuclei galattici attivi influenzano in modo considerevole l’ambiente circostante, quindi sono oggetti fondamentali per risolvere il mistero della co-evoluzione tra galassie e buchi neri.
Il team ha ripreso l’area attorno al buco nero supermassiccio in M77 e ha risolto una struttura gassosa compatta con raggio di 20 anni luce. Inoltre ha scoperto che la struttura ruota attorno al buco nero, come previsto dalla teoria. “Per interpretare le varie caratteristiche osservative degli AGN gli astronomi hanno ipotizzato strutture in rotazione di gas e polveri simili a ciambelle attorno ai buchi neri supermassicci. Questo viene chiamato il modello unificato dei nuclei galattici attivi”, spiega Masatoshi Imanishi del National Astronomical Observatory of Japan, a guida dello studio pubblicato su Astrophysical Journal Letters. “Tuttavia la ciambella di gas e polveri è molto piccola all’apparenza. Con la risoluzione elevata di ALMA possiamo vedere direttamente la struttura”.
Molti astronomi hanno osservato in precedenza il centro di M77, ma non è mai stata vista così chiaramente la ciambella gassosa in rotazione attorno al buco nero. Il team ha osservato nelle microonde specifiche linee di emissione del cianuro di idrogeno (HCN) e ioni di formile (HCO+). Queste molecole emettono microonde solo nel gas denso, laddove il monossido di carbonio, osservato più frequentemente, emette microonde sotto una varietà di condizioni. Si ritiene infatti che il toro attorno all’AGN sia molto denso.
“Osservazioni precedenti avevano rivelato l’allungamento in direzione est-ovest del toro di gas e polveri. Le dinamiche rivelate dai nostri dati di ALMA sono in accordo con l’orientamento rotazionale previsto”, ha detto Imanishi. È interessante il fatto che la distribuzione del gas attorno al buco nero supermassiccio è molto più complessa rispetto a quanto suggerito dal semplice modello unificato. Sembra che il toro presenti un’asimmetria e che la rotazione non segua solo la gravità del buco nero, ma comprenda anche moto altamente casuale. Questo suggerisce che il nucleo galattico attivo abbia avuto un passato violento, nonché probabilmente un evento di fusione con un’altra galassia.
[ Barbara Bubbi ]
Nell’immagine la regione centrale della galassia M77. Il telescopio Hubble ha ripreso la distribuzione delle stelle, mentre ALMA ha osservato una struttura a ferro di cavallo con raggio di 700 anni luce e una componente centrale compatta con raggio di 20 anni luce. Questa componente sarebbe il toro attorno al buco nero attivo.
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Imanishi et al., NASA/ESA Hubble Space Telescope and A. van der Hoeven
https://m.phys.org/news/2018-02-rotating-gaseous-donut-supermassive-black.html
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