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    Ciambella gassosa rotante attorno a un buco nero supermassiccio attivo

    La regione centrale della galassia a spirale M77. Il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA ha ripreso la distribuzione delle stelle. ALMA ha rivelato la distribuzione del gas proprio nel centro della galassia. ALMA ha ripreso una struttura a ferro di cavallo con un raggio di 700 anni luce e un componente compatto centrale con un raggio di 20 anni luce. Quest'ultimo è il toroide gassoso attorno all'AGN. Il rosso indica l'emissione di ioni formil (HCO+) e il verde indica l'emissione di acido cianidrico. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Imanishi et al., Telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e A. van der Hoeven

    Le osservazioni ad alta risoluzione con l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) hanno ripreso un toroide di gas polveroso rotante attorno a un buco nero supermassiccio attivo. L'esistenza di tali strutture rotanti a forma di ciambella è stata suggerita per la prima volta decenni fa, ma questa è la prima volta che viene confermata così chiaramente. Questo è un passo importante nella comprensione della coevoluzione dei buchi neri supermassicci e delle loro galassie ospiti.

    Quasi tutte le galassie nascondono mostruosi buchi neri al centro. I ricercatori sanno da tempo che quanto più massiccia è la galassia, quanto più massiccio è il buco nero centrale. Questo sembra ragionevole all'inizio, ma le galassie ospiti sono 10 miliardi di volte più grandi dei buchi neri centrali; dovrebbe essere difficile che due oggetti di scale così diverse si influenzino direttamente l'un l'altro. Allora come potrebbe svilupparsi una relazione del genere?

    Con l'obiettivo di risolvere questo problema oscuro, un team di astronomi ha utilizzato l'alta risoluzione di ALMA per osservare il centro della galassia a spirale M77. La regione centrale di M77 è un "nucleo galattico attivo, "o AGN, il che significa che la materia sta cadendo vigorosamente verso il buco nero supermassiccio centrale ed emette luce intensa. Gli AGN possono influenzare fortemente l'ambiente circostante, quindi sono oggetti importanti per risolvere il mistero della coevoluzione di galassie e buchi neri.

    Il team ha ripreso l'area intorno al buco nero supermassiccio in M77 e ha risolto una struttura gassosa compatta con un raggio di 20 anni luce. E, gli astronomi hanno scoperto che la struttura compatta ruota attorno al buco nero, come previsto.

    "Per interpretare le varie caratteristiche osservative degli AGN, gli astronomi hanno ipotizzato strutture rotanti simili a ciambelle di gas polveroso attorno a buchi neri supermassicci attivi. Questo è chiamato il "modello unificato" di AGN, " ha spiegato Masatoshi Imanishi  (Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone), l'autore principale di un articolo pubblicato su Lettere per riviste astrofisiche . "Però, la ciambella gassosa polverosa ha un aspetto molto piccolo. Con l'alta risoluzione di ALMA, ora possiamo vedere direttamente la struttura."

    Molti astronomi hanno già osservato il centro di M77, ma mai la rotazione della ciambella di gas intorno al buco nero è stata vista così chiaramente. Oltre alla risoluzione superiore di ALMA, la selezione delle righe di emissione molecolare da osservare è stata la chiave per rivelare la struttura. Il team ha osservato l'emissione di microonde specifiche da molecole di acido cianidrico (HCN) e ioni formile (HCO+). Queste molecole emettono microonde solo nel gas denso, mentre il monossido di carbonio (CO) osservato più frequentemente emette microonde in una varietà di condizioni. Si presume che il toro attorno all'AGN sia molto denso, e la strategia della squadra era azzeccata.

    "Osservazioni precedenti hanno rivelato l'allungamento est-ovest del toroide gassoso polveroso. La dinamica rivelata dai nostri dati ALMA concorda esattamente con l'orientamento rotazionale previsto del toroide, ", ha detto Imanishi.

    interessante, la distribuzione del gas attorno al buco nero supermassiccio è molto più complicata di quanto suggerisca un semplice modello unificato. Il toro sembra avere un'asimmetria e la rotazione non segue solo la gravità del buco nero, ma contiene anche un movimento altamente casuale. Questi fatti potrebbero indicare che l'AGN ha avuto una storia violenta, possibilmente inclusa una fusione con una piccola galassia. Tuttavia, l'identificazione del toro rotante è un passo importante.

    La Via Lattea, dove viviamo, ha anche un buco nero supermassiccio al suo centro. Questo buco nero è, però, in uno stato molto tranquillo. Su di esso si accumula solo una piccola quantità di gas. Perciò, per indagare in dettaglio su un AGN, gli astronomi hanno bisogno di osservare i centri di galassie lontane. M77 è uno degli AGN più vicini e un oggetto adatto per scrutare nel dettaglio il centro.


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