20 Ago 2019 La Sfera d’Influenza di un Buco Nero Gigante
Nuove osservazioni dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno permesso una visione ravvicinata senza precedenti di un disco di gas interstellare freddo in rotazione attorno a un buco nero supermassiccio. Sulla base dei dati, un team di astronomi ha scoperto che il mostruoso oggetto nel cuore della galassia ellittica NGC 3258, distante da noi 100 milioni di anni luce, “pesa” la bellezza di 2,25 miliardi di masse solari, rilevandosi il buco nero più massiccio mai misurato tramite ALMA.
Ciò che avviene nella “sfera di influenza” di un buco nero (la regione più interna di una galassia, dove la gravità del buco nero è la forza dominante), è di estremo interesse per gli astronomi, e può aiutare a determinare la massa del buco nero, nonché il suo impatto sull’ambiente galattico circostante. Anche se i buchi neri supermassicci possono avere masse da milioni a miliardi di volte quella solare, la loro massa è solo una piccola frazione rispetto a quella della galassia a cui appartengono. Isolare l’influenza della gravità di un buco nero dalle stelle, dal gas interstellare e dalla materia oscura nel centro galattico è una sfida che richiede osservazioni molto accurate e sensibili.
“Osservare il moto orbitale di materiale il più vicino possibile a un buco nero è di importanza fondamentale per determinare accuratamente la massa del buco nero”, spiega Benjamin Boizelle della Texas A&M University, a guida dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal. “Queste nuove osservazioni di NGC 3258 dimostrano la capacità straordinaria di ALMA nel mappare la rotazione di dischi gassosi attorno a buchi neri supermassicci con dettaglio eccezionale”.
Gli astronomi utilizzano vari metodi per misurare la massa dei buchi neri. Nelle galassie ellittiche giganti, gran parte delle misurazioni derivano da osservazioni del moto orbitale di stelle attorno al buco nero, riprese in luce visibile o infrarossa. Negli ultimi anni ALMA ha permesso lo sviluppo di un nuovo metodo. Circa il 10 percento delle galassie ellittiche possiede al centro un disco rotante di gas freddo e denso, che contiene monossido di carbonio, rilevabile a lunghezze d’onda millimetriche. Utilizzando lo spostamento Doppler dell’emissione delle molecole di monossido di carbonio, gli astronomi possono misurare le velocità di nubi gassose orbitanti, e ALMA rende possibile risolvere i centri delle galassie, dove le velocità orbitali sono più elevate.
“Il nostro team ha osservato per vari anni tramite ALMA galassie ellittiche nelle vicinanze, per scoprire e studiare dischi di gas molecolare in rotazione attorno a buchi neri giganti”, spiega Aaron Barth dell’University of California, Irvine, coautore dello studio. “NGC 3258 si è rivelato il miglior obiettivo individuato, dal momento che siamo riusciti a tracciare la rotazione del disco in una zona più vicina al buco nero rispetto a ogni altra galassia”. Le regioni più interne del disco orbitano più rapidamente rispetto alle parti esterne: i dati di ALMA mostrano che la velocità di rotazione passa da un milione di chilometri all’ora nel bordo esterno, a circa 500 anni luce di distanza dal buco nero, a ben oltre 3 milioni di chilometri all’ora vicino al centro del disco, ad una distanza di appena 65 anni luce dal buco nero.
L’ellisse a più colori riflette il moto del gas in orbita attorno al buco nero, con il blu che indica moto verso di noi e rosso moto in allontanamento. L’inserto mostra il cambiamento della velocità orbitale con la distanza dal buco nero. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Boizelle; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; Hubble Space Telescope (NASA/ESA); Carnegie-Irvine Galaxy Survey
I ricercatori hanno calcolato la massa del buco nero modellando la rotazione del disco, tenendo conto della massa aggiuntiva delle stelle nelle regioni centrali della galassia, e di altri dettagli come la forma leggermente distorta del disco. La chiara rilevazione della rotazione ha permesso agli scienziati di determinare la massa del buco nero con precisione superiore all’uno percento, anche se la stima prevede un’incertezza aggiuntiva del 12 percento nelle misurazioni, dovuta al fatto che la distanza di NGC 3258 non è nota in modo certo. Si tratta comunque di una delle misurazioni di massa più precise per un buco nero al di fuori della nostra galassia.
[ Barbara ]
Nell’immagine rappresentazione artistica di un disco di materiale attorno a un buco nero gigante
Credit: By ESO/L. Calçada
https://public.nrao.edu/news/2019-alma-soi/
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