Credito:raggi X:NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.; Ottica:NASA/STScI; Radio:NSF/NRAO/VLA
Al centro dell'ammasso di galassie Centaurus, c'è una grande galassia ellittica chiamata NGC 4696. Ancora più in profondità, c'è un buco nero supermassiccio sepolto all'interno del nucleo di questa galassia.
Nuovi dati dall'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e da altri telescopi hanno rivelato dettagli su questo gigantesco buco nero, situato a circa 145 milioni di anni luce dalla Terra. Sebbene il buco nero stesso non venga rilevato, gli astronomi stanno imparando a conoscere l'impatto che ha sulla galassia in cui vive e sull'ammasso più grande che lo circonda.
In alcuni modi, questo buco nero assomiglia a un cuore pulsante che pompa il sangue verso l'esterno nel corpo attraverso le arterie. Allo stesso modo, un buco nero può iniettare materiale ed energia nella sua galassia ospite e oltre.
Esaminando i dettagli dei dati a raggi X di Chandra, gli scienziati hanno trovato prove di ripetute esplosioni di particelle energetiche in getti generati dal buco nero supermassiccio al centro di NGC 4696. Queste esplosioni creano vaste cavità nel gas caldo che riempie lo spazio tra le galassie nell'ammasso. Le esplosioni creano anche onde d'urto, simile ai boom sonici prodotti da aeroplani ad alta velocità, che viaggiano per decine di migliaia di anni luce attraverso l'ammasso.
Questa immagine composita contiene i dati a raggi X di Chandra (rosso) che rivelano il gas caldo nell'ammasso, e dati radio dal Karl G. Jansky Very Large Array (blu) della NSF che mostra le particelle ad alta energia prodotte dai getti alimentati da un buco nero. I dati sulla luce visibile del telescopio spaziale Hubble (verde) mostrano le galassie nell'ammasso, nonché le galassie e le stelle al di fuori dell'ammasso.
Gli astronomi hanno impiegato un'elaborazione speciale per i dati dei raggi X (mostrati sopra) per enfatizzare nove cavità visibili nel gas caldo. Queste cavità sono etichettate da A a I in un'immagine aggiuntiva, e la posizione del buco nero è contrassegnata da una croce. Le cavità che si sono formate più di recente si trovano più vicine al buco nero, in particolare quelli etichettati A e B.
I ricercatori stimano che questi buchi neri esplodano, o "battiti", si verificano ogni cinque-dieci milioni di anni. Oltre alle tempistiche molto diverse, questi battiti differiscono anche dai battiti cardiaci umani tipici in quanto non si verificano a intervalli particolarmente regolari.
Un diverso tipo di elaborazione dei dati a raggi X (mostrato sopra) rivela una sequenza di caratteristiche curve e approssimativamente equidistanti nel gas caldo. Questi possono essere causati da onde sonore generate dalle ripetute esplosioni del buco nero. In un ammasso di galassie, il gas caldo che riempie l'ammasso consente alle onde sonore, anche se a frequenze troppo basse per essere rilevate dall'udito umano, di propagarsi. (Si noti che entrambe le immagini che mostrano le cavità etichettate e questa immagine sono ruotate leggermente in senso orario rispetto al composito principale.)
Gli astronomi hanno impiegato un'elaborazione speciale dei dati a raggi X di Chandra di NGC 4696 per enfatizzare nove cavità visibili nel gas caldo. Queste cavità sono etichettate da A a I in un'immagine aggiuntiva, e la posizione del buco nero è contrassegnata da una croce. Le cavità che si sono formate più di recente si trovano più vicine al buco nero, in particolare quelli etichettati A e B. Credito:NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.
Le caratteristiche dell'ammasso Centaurus sono simili alle increspature osservate nell'ammasso di galassie Perseus. Il tono del suono in Centaurus è estremamente profondo, corrispondente a un suono discordante di circa 56 ottave al di sotto delle note vicino al Do centrale. Ciò corrisponde a un'altezza leggermente più alta (di circa un'ottava) rispetto al suono di Perseo. Spiegazioni alternative per queste caratteristiche curve includono gli effetti della turbolenza o dei campi magnetici.
Le esplosioni di buchi neri sembrano anche aver sollevato gas che si è arricchito di elementi generati nelle esplosioni di supernova. Gli autori dello studio dell'ammasso Centaurus hanno creato una mappa che mostra la densità degli elementi più pesanti dell'idrogeno e dell'elio. I colori più luminosi nella mappa mostrano le regioni con la più alta densità di elementi pesanti e i colori più scuri mostrano le regioni con una densità inferiore di elementi pesanti. Perciò, le regioni con la più alta densità di elementi pesanti si trovano a destra del buco nero. Una minore densità di elementi pesanti vicino al buco nero è coerente con l'idea che il gas arricchito sia stato sollevato dal centro dell'ammasso dall'attività esplosiva associata al buco nero. L'energia prodotta dal buco nero è anche in grado di impedire il raffreddamento dell'enorme serbatoio di gas caldo. Ciò ha impedito la formazione di un gran numero di stelle nel gas.
Un diverso tipo di elaborazione dei dati a raggi X di Chandra di NGC 4696 rivela una sequenza di caratteristiche curve e approssimativamente equidistanti nel gas caldo. Questi possono essere causati da onde sonore generate dalle ripetute esplosioni del buco nero. In un ammasso di galassie, il gas caldo che riempie l'ammasso consente alle onde sonore, anche se a frequenze troppo basse per essere rilevate dall'udito umano, di propagarsi. Credito:NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.
Un documento che descrive questi risultati è stato pubblicato nel numero del 21 marzo 2016 del Avvisi mensili della Royal Astronomical Society ed è disponibile online. Il primo autore è Jeremy Sanders del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics a Garching, Germania.
