16 Nov 2021 Raggi Gamma dai Venti Galattici
Utilizzando osservazioni del telescopio Fermi della NASA, gli scienziati hanno rilevato per la prima volta raggi gamma emessi da flussi ultraveloci che fuoriescono dai centri di alcune galassie attive, non lontane dalla Via Lattea. Sembra che i raggi gamma siano prodotti da raggi cosmici accelerati nei pressi del fronte d’urto generato dall’impatto degli energetici venti, dovuti alla presenza di un buco nero supermassiccio che divora avidamente materia nel cuore della galassia.
I centri compatti delle galassie attive conosciuti come nuclei galattici attivi (AGN) sono noti per il comportamento estremo e dinamico che esibiscono quando il loro buco nero supermassiccio ingloba materiale circostante. Il vorace mostro, che può avere massa da vari milioni a decine di miliardi di volte quella solare, è circondato da un disco di accrescimento formato da materiale in caduta verso l’orizzonte degli eventi. Ma non tutto il materiale presente nel disco precipita nel buco nero: una parte fluisce via dal nucleo galattico attivo attraverso vari tipi di deflussi. I più noti sono i getti radio, fasci collimati di particelle estremamente veloci che possono fuoriuscire dalla galassia e raggiungere lo spazio esterno. Circa il 30 percento dei nuclei galattici attivi, con o senza getti radio, ospita deflussi gassosi ad ampio angolo, altamente ionizzati, noti come ultra-fast outflows (UFO).
Gli “UFO” sono venti ultraveloci lanciati dai dintorni dei buchi neri supermassicci attivi. Gli scienziati ritengono che questi deflussi energetici giochino un ruolo importante nel regolare la crescita del buco nero e della galassia che lo ospita. Lo studio del team internazionale guidato dalla Clemson University è pubblicato su Astrophysical Journal e riguarda la rilevazione di emissioni gamma da ultra-fast outflows, osservate dal telescopio Fermi della NASA. “Anche se questi venti galattici sono difficili da rilevare, si ritiene che giochino un ruolo significativo nella crescita del buco nero e della galassia stessa”, afferma Chris Karwin, a guida dello studio. “Le nostre osservazioni di raggi gamma dimostrano come i buchi neri supermassicci possano trasferire una gran quantità di energia alla loro galassia ospite. Questi UFO creano onde d’urto, che agiscono come pistoni e accelerano particelle cariche, i raggi cosmici, a velocità prossime a quella della luce”.
Un ultra-fast outflow spinge via gradualmente il materiale dalle regioni centrali della galassia, ripulendole dal gas e rallentando l’accrescimento di materia attorno al buco nero supermassiccio. L’energia incredibile dell’ultra-fast outflow permette al buco nero di avere notevole impatto su materiale localizzato ben al di là dell’influenza della sua stretta gravitazionale.
Secondo gli scienziati, i buchi neri supermassicci trasferiscono energia all’ambiente circostante attraverso questi deflussi, e gradualmente ripuliscono il cuore delle galassie dal gas, un processo in grado di arrestare la formazione delle stelle. “L’effetto sulla galassia è drammatico”, spiega Marco Ajello, coautore dello studio. “Il buco nero al centro della galassia e la galassia stessa hanno un meccanismo per crescere insieme in massa, e questo è il meccanismo”.
I raggi gamma rilevati dal telescopio Fermi sono prodotti da raggi cosmici accelerati nei pressi del fronte d’urto generato dall’impatto dei deflussi ultraveloci, che sono in grado di energizzare particelle cariche fino alla regione di transizione tra raggi cosmici galattici e intergalattici. Le scoperte dello studio possono aiutarci a chiarire, inoltre, alcuni aspetti della storia della Via Lattea. Al centro della nostra galassia si annida il buco nero supermassiccio Sagittarius A*, con massa oltre 4 milioni di volte quella solare. Le Bolle di Fermi sono due immense cavità scavate nel materiale che avvolge la Via Lattea, ricche di gas caldo e raggi cosmici. Queste 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.
“Oggi il nostro buco nero, Sagittarius A*, non è attivo, ma è possibile che lo fosse in un recente passato, forse fino a poche centinaia di anni fa”, afferma Karwin. “Il nostro modello supporta l’ipotesi che le Bolle di Fermi possano rappresentare i resti di una passata attività di deflussi ultraveloci del buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia”, conclude Karwin. Comprendere il modo in cui l’energia proveniente dal centro galattico riesce a trovare la strada per raggiungere le frontiere esterne delle galassie potrebbe fornire nuovi indizi sui processi di formazione stellare e di evoluzione delle galassie nel cosmo.
Nell’immagine rappresentazione artistica di un vento galattico generato dall’attività di un buco nero supermassiccio nel centro di una galassia
Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
https://phys.org/news/2021-11-gamma-ray-discovery-advance-ultra-fast.html
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