Per la prima volta, gli astronomi hanno ripreso direttamente la formazione e l'espansione di un getto di materiale in rapido movimento espulso quando la potente gravità di un buco nero supermassiccio ha fatto a pezzi una stella che si era avvicinata troppo al mostro cosmico.

Gli scienziati hanno seguito l'evento con telescopi radio e infrarossi, compreso il Very Long Baseline Array (VLBA) della National Science Foundation, in una coppia di galassie in collisione chiamate Arp 299, quasi 150 milioni di anni luce dalla Terra. Al centro di una delle galassie, un buco nero 20 milioni di volte più massiccio del Sole ha fatto a pezzi una stella più del doppio della massa del Sole, scatenando una catena di eventi che ha rivelato dettagli importanti dell'incontro violento.

Solo un piccolo numero di tali morti stellari, chiamati eventi di interruzione delle maree, o TDE, sono stati rilevati, anche se gli scienziati hanno ipotizzato che potrebbero essere un evento più comune. I teorici hanno suggerito che il materiale estratto dalla stella condannata forma un disco rotante attorno al buco nero, emettendo raggi X intensi e luce visibile, e lancia anche getti di materiale verso l'esterno dai poli del disco quasi alla velocità della luce.

"Mai prima d'ora siamo stati in grado di osservare direttamente la formazione e l'evoluzione di un getto da uno di questi eventi, " ha detto Miguel Perez-Torres, dell'Istituto di Astrofisica dell'Andalusia di Granada, Spagna.

La prima indicazione è arrivata il 30 gennaio 2005, quando gli astronomi che utilizzavano il telescopio William Herschel nelle Isole Canarie scoprirono un brillante lampo di emissione infrarossa proveniente dal nucleo di una delle galassie in collisione in Arp 299. Il 17 luglio, 2005, il VLBA ha rivelato un nuovo, distinta sorgente di emissione radio dalla stessa posizione.

"Con il passare del tempo, il nuovo oggetto è rimasto luminoso alle lunghezze d'onda infrarosse e radio, ma non alla luce visibile e ai raggi X, " disse Seppo Mattila, dell'Università di Turku in Finlandia. "La spiegazione più probabile è che il gas e la polvere interstellari spessi vicino al centro della galassia abbiano assorbito i raggi X e la luce visibile, poi l'ha ri-irradiato come infrarosso, " ha aggiunto. I ricercatori hanno utilizzato il telescopio ottico nordico sulle Isole Canarie e il telescopio spaziale Spitzer della NASA per seguire l'emissione infrarossa dell'oggetto.

Osservazioni continue con la VLBA, la rete europea VLBI (EVN), e altri radiotelescopi, realizzato in quasi un decennio, ha mostrato la sorgente di emissione radio in espansione in una direzione, proprio come previsto per un jet. L'espansione misurata indicava che il materiale nel getto si muoveva a una velocità media di un quarto della velocità della luce. Fortunatamente, le onde radio non vengono assorbite nel nucleo della galassia, ma trovano la loro strada attraverso di essa per raggiungere la Terra.

Queste osservazioni hanno utilizzato più antenne radiotelescopiche, separati da migliaia di miglia, per ottenere il potere risolutivo, o capacità di vedere i minimi dettagli, necessaria per rilevare l'espansione di un oggetto così distante. Il paziente, la raccolta di dati durata anni ha premiato gli scienziati con l'evidenza di un jet.

La maggior parte delle galassie ha buchi neri supermassicci, contenente da milioni a miliardi di volte la massa del Sole, ai loro nuclei. In un buco nero, la massa è così concentrata che la sua attrazione gravitazionale è così forte che nemmeno la luce può sfuggire. Quando quei buchi neri supermassicci attingono attivamente materiale dall'ambiente circostante, quel materiale forma un disco rotante attorno al buco nero, e getti di particelle superveloci vengono lanciati verso l'esterno. Questo è il fenomeno osservato nelle radio galassie e nei quasar.

"La maggior parte delle volte, però, i buchi neri supermassicci non stanno attivamente divorando nulla, quindi sono in uno stato tranquillo, " Ha spiegato Perez-Torres. "Gli eventi di interruzione delle maree possono fornirci un'opportunità unica per far progredire la nostra comprensione della formazione e dell'evoluzione dei getti nelle vicinanze di questi potenti oggetti, " Ha aggiunto.

"A causa della polvere che assorbiva ogni luce visibile, questo particolare evento di interruzione delle maree potrebbe essere solo la punta dell'iceberg di quella che fino ad ora è stata una popolazione nascosta, " ha detto Mattila. "Cercando questi eventi con infrarossi e radiotelescopi, potremmo essere in grado di scoprirne molti altri, e impara da loro, " Egli ha detto.

Tali eventi potrebbero essere stati più comuni nel lontano Universo, quindi studiarli può aiutare gli scienziati a capire l'ambiente in cui le galassie si sono sviluppate miliardi di anni fa.

La scoperta, gli scienziati hanno detto, è stata una sorpresa. Il lampo a infrarossi iniziale è stato scoperto come parte di un progetto che cercava di rilevare le esplosioni di supernova in tali coppie di galassie in collisione. Arp 299 ha visto numerose esplosioni stellari, ed è stata soprannominata una "fabbrica di supernova". Questo nuovo oggetto originariamente era considerato un'esplosione di supernova. Solo nel 2011, sei anni dopo la scoperta, la porzione di emissione radio cominciò a mostrare un allungamento. Il monitoraggio successivo ha mostrato l'espansione in crescita, confermando che quello che gli scienziati stanno vedendo è un jet, non una supernova.

Mattila e Perez-Torres hanno guidato un team di 36 scienziati provenienti da 26 istituzioni di tutto il mondo nelle osservazioni di Arp 299. Hanno pubblicato i loro risultati nel numero online della rivista del 14 giugno Scienza .