19 Mag 2020 L’Ultimo Pasto del Nostro Buco Nero
Secondo un nuovo studio, le colossali Bolle di Fermi e due enormi strutture in banda X a forma di clessidra, che si innalzano al di sopra e al di sotto del piano della nostra galassia, sono dovute allo stesso evento catastrofico: potenti onde d’urto dovute all’impatto di getti espulsi dal buco nero supermassiccio della Via Lattea circa 5 milioni di anni fa. L’energia totale generata durante l’evento all’origine delle strutture sarebbe stata pari a quella rilasciata da ventimila supernove. Lo studio è pubblicato su The Astrophysical Journal.
Il cuore della nostra galassia, dove si annida un mostruoso buco nero 4 milioni di volte più massiccio del Sole, è un centro di frenetica attività. Comprendere il modo in cui l’energia proveniente dal centro galattico riesce a trovare la strada per raggiungere le frontiere esterne della galassia potrebbe fornire nuovi indizi sui processi di formazione stellare nelle galassie in generale. Sembra che circa 5 milioni di anni fa Sagittarius A* si sia goduto un bel banchetto, ingoiando un enorme boccone di gas interstellare. Ora, molto tempo dopo, possiamo osservare le conseguenze di quel sontuoso pasto.
Secondo il nuovo modello ideato dai ricercatori dell’Accademia Cinese delle Scienze, le due strutture derivano infatti dallo stesso fenomeno: onde d’urto prodotte da getti espulsi da Sagittarius A* durante il suo ultimo banchetto di rilievo. Le Bolle di Fermi sono due immense cavità scavate nel materiale che avvolge la galassia, ricche di gas caldo e raggi cosmici. Le due colossali bolle si innalzano per 25.000 anni luce in entrambe le direzioni, al sopra e al di sotto del piano galattico. Anche se non possono essere osservate nel visibile, sono molto luminose nei raggi gamma e hanno bordi definiti, che nella parte più vicina al centro galattico coincidono bene con una struttura osservabile in banda X a forma di clessidra. I due coni della struttura nei raggi X, ognuno dei quali ha origine da una regione entro 160 anni luce dal buco nero e si estende per oltre 500 anni luce, si allungano in direzioni opposte rispetto al rigonfiamento centrale della galassia, collegandosi alle immense Bolle di Fermi.
Osservando i bordi inferiori molto simili delle bolle e delle strutture biconiche, i ricercatori hanno capito che entrambe le formazioni devono derivare da un’antica eruzione proveniente dal centro galattico. Modelli teorici e simulazioni effettuate da precedenti studi avevano proposto che a creare le gigantesche bolle potesse essere un processo di intensa formazione stellare nel centro galattico, oppure venti generati dal buco nero centrale, ma nessuna di queste due ipotesi può spiegare simultaneamente la presenza delle Bolle di Fermi e delle strutture a forma di clessidra visibili in banda X.
Il modello proposto nello studio da Guo Fulai e da Zhang Ruiyu utilizza simulazioni a computer per dimostrare per la prima volta che le Bolle di Fermi e la struttura biconica derivano dallo stesso fenomeno. Secondo i ricercatori, il bordo delle Bolle di Fermi è formato dall’onda d’urto prodotta da una coppia di getti provenienti da Sgr A* e generati cinque milioni di anni fa. “Un buon risultato ottenuto da questo modello è che l’energia e l’età delle Bolle di Fermi possono essere dedotte piuttosto bene dalle osservazioni in banda X”, spiega Fulai. L’età delle bolle ricavata dallo studio è coerente con quando dedotto dalle recenti osservazioni nell’ultravioletto di alcune nubi ad alta velocità visibili lungo la regione.
Il modello suggerisce che l’energia totale creata dal buco nero durante l’evento all’origine delle Bolle di Fermi sia stata pari a quella rilasciata da circa ventimila supernove, mentre la massa totale consumata da Sgr A* sarebbe stata pari a un centinaio di masse solari. “Un elemento interessante scoperto nel nostro studio è il fatto che le bolle e la struttura X a forma di clessidra condividono la stessa origine: è molto improbabile che siano state prodotte da formazione stellare o da venti del buco nero”, afferma Guo. Nei pressi del centro galattico, la struttura visibile in banda X ha una base molto stretta, mentre l’onda d’urto prodotta da formazione stellare o da venti soffiati dal buco nero può facilmente propagarsi fino a vaste distanze, lasciandosi dietro una base molto più ampia rispetto a quella osservata.
Al contrario, i getti collimati depositano gran parte della loro energia rapidamente su vaste distanze lungo la direzione del getto, portando naturalmente alla formazione di una base stretta per l’onda d’urto vicino al piano galattico. Il buco nero supermassiccio della nostra galassia è rimasto molto tranquillo in tempi recenti, ma “il nostro studio suggerisce fortemente che una coppia di getti potenti sia stata espulsa dal buco nero circa 5 milioni di anni fa, sia rimasta per circa un milione di anni e abbia prodotto le gigantesche Bolle di Fermi che oggi possiamo osservare”, concludono i ricercatori.
Nell’immagine rappresentazione artistica di un buco nero attivo
Image credit: NASA/JPL-Caltech
https://eurekalert.org/pub_releases/2020-05/caos-rrc051420.php
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