La navicella spaziale XMM-Newton rileva venti di buchi neri che ostacolano la formazione stellare
Il potere dei buchi neri sulle galassie
Le osservazioni astronomiche hanno rivelato che i buchi neri possono influenzare in modo significativo l’evoluzione delle galassie, espellendo gas e impedendo la formazione di nuove stelle. Questa scoperta ha importanti implicazioni per la comprensione dell’evoluzione galattica.
• Il potere dei buchi neri sulle galassie
• Il comportamento dei buchi neri
• Le osservazioni senza precedenti
• I raggi X bloccati dal vento
• La soluzione di un enigma aperto
Il comportamento dei buchi neri
I buchi neri sono oggetti celesti noti per la loro capacità di attrarre materia a sé con una forza gravitazionale così intensa che nemmeno la luce può sfuggire. Al centro di ogni grande galassia si trova un buco nero supermassiccio, la cui gravità immensa attira il gas circostante. Mentre il gas si avvicina al buco nero, si accumula in un disco di accrescimento piatto intorno ad esso, riscaldandosi e illuminandosi. Col passare del tempo, il gas più vicino al buco nero supera il punto di non ritorno e viene inghiottito.
Tuttavia, i buchi neri consumano solo una frazione del gas che spiraleggia verso di loro. Durante il loro percorso attorno al buco nero, parte della materia viene scagliata nello spazio, in un modo simile a come un bambino disordinato rovescia il cibo dal piatto.
In episodi più drammatici, un buco nero può rovesciare l’intero tavolo da pranzo: il gas nel disco di accrescimento viene espulso in tutte le direzioni a velocità così elevate da svuotare la regione circostante di gas interstellare. Questo non solo priva il buco nero di cibo, ma significa anche che non possono formarsi nuove stelle in un’ampia regione, modificando la struttura della galassia.
Le osservazioni senza precedenti
Fino ad ora, il vento ultra-veloce dei buchi neri era stato rilevato solo proveniente da dischi di accrescimento estremamente luminosi, che sono al limite della quantità di materia che possono attrarre. Questa volta, il telescopio XMM-Newton dell’ESA ha rilevato venti ultra-veloci in una galassia piuttosto ordinaria, che si potrebbe dire fosse “solo uno spuntino”.
È molto raro osservare venti ultra-veloci e ancora meno comune rilevare venti che hanno abbastanza energia per alterare il carattere della loro galassia ospite. Il fatto che Markarian 817 abbia prodotto questi venti per circa un anno, pur non essendo in uno stato particolarmente attivo, suggerisce che i buchi neri possano rimodellare le loro galassie ospiti molto più di quanto si pensasse in precedenza.
I raggi X bloccati dal vento
I centri galattici attivi emettono luce ad alta energia, inclusi i raggi X. Markarian 817 si è distinta per i ricercatori perché è diventata improvvisamente molto silenziosa. Osservando la galassia utilizzando il telescopio Swift della NASA, è emerso che il segnale dei raggi X era così debole da far pensare a un errore nelle misurazioni.
Ulteriori osservazioni utilizzando il telescopio a raggi X più sensibile XMM-Newton dell’ESA hanno rivelato cosa stava realmente accadendo: venti ultra-veloci provenienti dal disco di accrescimento agivano come un velo, bloccando i raggi X emessi dalle immediate vicinanze del buco nero (chiamato corona). Queste misurazioni sono state supportate da osservazioni effettuate con il telescopio NuSTAR della NASA.
Un’analisi dettagliata delle misurazioni dei raggi X ha mostrato che, lontano dall’emettere un singolo “soffio” di gas, il centro di Markarian 817 ha prodotto una tempesta burrascosa su un’ampia area nel disco di accrescimento. Il vento è durato per diverse centinaia di giorni e consisteva di almeno tre componenti distinti, ognuno in movimento a diverse percentuali della velocità della luce.
La soluzione di un enigma aperto
Questo risolve un enigma aperto nella nostra comprensione di come i buchi neri e le galassie che li circondano si influenzino a vicenda. Ci sono molte galassie, inclusa la Via Lattea, che sembrano avere grandi regioni attorno ai loro centri in cui si formano pochissime nuove stelle. Questo potrebbe essere spiegato dai venti dei buchi neri che eliminano il gas necessario alla formazione stellare, ma ciò funziona solo se i venti sono abbastanza veloci, durano abbastanza a lungo e sono generati da buchi neri con livelli di attività tipici.
Molti problemi irrisolti nello studio dei buchi neri sono una questione di ottenere rilevamenti attraverso lunghe osservazioni che si estendono per molte ore per catturare eventi importanti. Questo evidenzia l’importanza fondamentale della missione XMM-Newton per il futuro. Nessun’altra missione può offrire la combinazione della sua alta sensibilità e la sua capacità di effettuare osservazioni lunghe e ininterrotte.
Lo studio utilizza principalmente dati raccolti dalla Camera per l’Imaging dei Fotoni Europei (EPIC) di XMM-Newton. Questi dati sono supportati da quelli degli altri strumenti di XMM-Newton, così come da misurazioni effettuate dalle missioni Swift e NuSTAR della NASA.