Disco a Sorpresa per il Buco Nero

Disco a Sorpresa per il Buco Nero

Un disco insolitamente sottile e tenue avvolge il buco nero supermassiccio al centro della galassia a spirale NGC 3147, situata a 130 milioni di anni luce di distanza. La scoperta, realizzata grazie al telescopio Hubble, offre la possibilità di indagare sulla dinamica dei processi estremi in atto nelle regioni limitrofe a un buco nero, nonché di testare la Relatività di Einstein.

La presenza di un simile disco in una galassia attiva a bassa luminosità si è rivelata sorprendente: solitamente i buchi neri nelle galassie come NGC 3147 non sono circondati da una quantità di materiale tale da alimentarli regolarmente, anzi sono costretti a una “dieta forzata” e malnutriti. La struttura, pur essendo piccola, è insolita perché ricorda i dischi molto più vasti che circondano buchi neri voraci in galassie estremamente attive, e può offrire un’opportunità unica per testare la Teoria della Relatività di Einstein. In effetti, il disco è così profondamente immerso nel possente campo gravitazionale del buco nero, che la luce che emette risulta alterata, fornendo così agli astronomi la possibilità di indagare sulla dinamica dei processi in atto attorno a un buco nero.

“Non abbiamo mai osservato gli effetti della relatività generale e speciale in luce visibile con questa notevole chiarezza”, spiega Marco Chiaberge della Johns Hopkins University. I dati rivelano che il materiale vortica attorno al buco nero a oltre il 10 percento della velocità della luce. A simili velocità, il gas in viaggio verso la Terra appare più luminoso, mentre dall’altra parte appare più fioco, allontanandosi da noi: un effetto noto come relativistic beaming. Le osservazioni di Hubble dimostrano inoltre che il gas è immerso così profondamente in un pozzo gravitazionale che la luce fatica a sfuggire, pertanto viene allungata a lunghezze d’onda maggiori. La massa del buco nero è circa 250 milioni di volte quella del Sole.

Nell’immagine rappresentazione artistica del disco tenue di materiale attorno al buco nero supermassiccio nel cuore della galassia NGC 3147 Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser

“È un’occhiata entusiasmante a un disco molto vicino a un buco nero, così vicino che le velocità e l’intensità del campo gravitazionale hanno influenza sul modo in cui osserviamo i fotoni di luce”, spiega Stefano Bianchi dell’Università degli Studi Roma Tre, a guida dello studio. I ricercatori hanno utilizzato lo strumento Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) a bordo del telescopio per studiare la materia all’interno del disco, riuscendo a ricavare la sua velocità, temperatura e altre caratteristiche con grande precisione. STIS si è rivelato fondamentale per osservare effettivamente la regione a bassa luminosità attorno al buco nero, bloccando la luce brillante della galassia.

Secondo la teoria, i dischi di materiale attorno ai buchi neri nelle galassie attive dovrebbero formarsi quando vaste quantità di gas vengono intrappolate nella stretta gravitazionale del temibile oggetto, emettendo di conseguenza intensa radiazione e producendo un quasar brillante. “Il tipo di disco che vediamo è un quasar in versione ridotta che non ci aspettavamo potesse esistere”, spiega Bianchi. “È lo stesso tipo di disco visibile in oggetti mille o perfino centomila volte più luminosi. Le previsioni dei modelli attuali per le galassie attive molto deboli si sono rivelate, evidentemente, fallimentari”. Il team si propone di utilizzare il telescopio Hubble per andare a caccia di altri dischi molto compatti attorno a buchi neri a bassa luminosità, in galassie attive simili a questa.

Nell’immagine la galassia NGC 3147
Credit: ESA/Hubble & NASA, A. Riess et al.

https://www.spacetelescope.org/news/heic1913/