I Getti dei Quasar come Acceleratori di Particelle

24 Giu 2020 I Getti dei Quasar come Acceleratori di Particelle

Secondo un nuovo studio pubblicato su Nature, l’emissione di raggi gamma ad alta energia proveniente dai nuclei galattici attivi non è concentrata nelle regioni circostanti il buco nero centrale, ma si estende nello spazio per varie migliaia di anni luce, lungo i getti di plasma.

I raggi gamma, che rappresentano la radiazione a più alta energia, hanno origine da regioni dell’Universo in cui le particelle vengono accelerate a velocità prossime a quelle della luce. Vengono emessi da una serie di oggetti cosmici, ad esempio dai quasar, galassie attive con nuclei altamente energetici, in cui si annida un vorace buco nero supermassiccio. L’intensità della radiazione emessa da questi sistemi può variare su tempi scala molto brevi, nel giro di minuti. Per questo motivo gli scienziati ritenevano che la sorgente della radiazione fosse molto piccola e localizzata nelle vicinanze del buco nero supermassiccio.

La materia destinata ad essere divorata dall’oscuro oggetto si raccoglie in un disco di accrescimento circostante, da cui possono venire espulsi getti di plasma a velocità relativistiche. Utilizzando l’osservatorio H.E.S.S. in Namibia, una collaborazione di oltre 200 astrofisici provenienti da 13 Paesi ha osservato per oltre 200 ore, con risoluzione senza precedenti, la radiogalassia più vicina alla Terra, Centaurus A, situata a circa 13 milioni di anni luce da noi. I dati hanno dimostrato che la sorgente di raggi gamma si estende molto più lontano del previsto, fino ad una distanza di varie migliaia di anni luce dal nucleo galattico.

Nell’immagine della galassia Centaurus A vengono evidenziati sia i getti radio che emergono dal buco nero centrale che la radiazione gamma associata © ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray), H.E.S.S. collaboration (Gamma)

Un’emissione così vasta suggerisce che l’accelerazione delle particelle non abbia luogo soltanto nelle vicinanze del buco nero, ma si estenda lungo l’intera lunghezza dei getti di plasma. Sulla base di questi risultati, gli scienziati ritengono che le particelle vengano ri-accelerate da processi scolastici lungo il getto. La scoperta suggerisce che molte radiogalassie che presentano getti estesi siano in grado di accelerare elettroni ad energie estreme, emettendo raggi gamma. Questa potrebbe essere una spiegazione per le origini di una parte sostanziale della diffusa radiazione gamma di fondo extragalattica. Le radiogalassie rivestirebbero quindi il ruolo di acceleratori cosmici di particelle estremamente efficienti, dando collettivamente un contributo assai significativo alla redistribuzione di energia nel mezzo intergalattico.

Nell’immagine composita la galassia Centaurus A. Sono evidenti i lobi radio generati dal nucleo attivo centrale.
Credit: ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray)

http://preprod.cnrs.fr/en/quasar-jets-are-particle-accelerators-thousands-light-years-long

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