Uno scienziato della Clemson University ha unito le forze con un team internazionale di astronomi per identificare le emissioni periodiche di raggi gamma da 11 galassie attive, aprendo la strada a futuri studi di galassie non convenzionali che potrebbero ospitare due buchi neri supermassicci al loro centro.

Tra gli astronomi, è noto da tempo che la maggior parte delle galassie ospita un buco nero al centro. Ma le galassie che ospitano una coppia di buchi neri sono rimaste teoriche.

I risultati della ricerca del team sono apparsi in Il Giornale Astrofisico il 19 giugno, 2020 in un articolo intitolato "Ricerca sistematica della periodicità dei raggi gamma nei nuclei galattici attivi rilevati dal Fermi Large Area Telescope".

"Generalmente, i buchi neri supermassicci sono caratterizzati da masse di oltre un milione di masse di quella del nostro sole, " ha detto Pablo Penil, autore principale dello studio e un dottorato di ricerca. studente presso Universidad Complutense de Madrid in Spagna. "Alcuni di questi buchi neri supermassicci, noti come nuclei galattici attivi (AGN) sono stati trovati per accelerare le particelle vicino alla velocità della luce in fasci collimati chiamati getti. L'emissione di questi getti viene rilevata in tutto lo spettro elettromagnetico, ma la maggior parte della loro energia viene rilasciata sotto forma di raggi gamma."

Raggi gamma, che sono la forma più estrema di luce, vengono rilevati dal Large Area Telescope a bordo del Fermi Gamma-ray Space Telescope della NASA. Gli AGN sono caratterizzati da variazioni brusche e imprevedibili di luminosità.

"Identificare modelli regolari nella loro emissione di raggi gamma è come guardare il mare in tempesta e cercare il minuscolo insieme regolare di onde causate da, dire, il passaggio di una piccola barca, " Ha detto Peñil. "Diventa molto impegnativo molto rapidamente".

Il team ha compiuto il primo difficile passo nell'identificare un gran numero di galassie che emette periodicamente nel corso degli anni e sta cercando di affrontare la questione di cosa stia producendo quel comportamento periodico in questi AGN. Molte delle potenziali spiegazioni sono affascinanti.

"Il prossimo passo sarà la preparazione di campagne di osservazione con altri telescopi per seguire da vicino queste galassie e, si spera, svelare le ragioni dietro queste avvincenti osservazioni, " ha detto il co-autore Marco Ajello, professore associato nel dipartimento di fisica e astronomia del College of Science presso la Clemson University. "Abbiamo in mente alcune possibilità, dagli effetti faro prodotti dai getti alle modulazioni nel flusso di materia verso il buco nero, ma una soluzione molto interessante sarebbe che la periodicità sia prodotta da una coppia di buchi neri supermassicci che ruotano l'uno intorno all'altro. . Comprendere la relazione di questi buchi neri con il loro ambiente sarà essenziale per un quadro completo della formazione delle galassie".

Grazie a un decennio di osservazioni Fermi-LAT, il team è stato in grado di identificare la ripetizione dei segnali di raggi gamma su cicli di alcuni anni. In media, queste emissioni si ripetono circa ogni due anni.

"Il nostro studio rappresenta il lavoro più completo fino ad oggi sulla ricerca della periodicità nei raggi gamma, uno studio che sarà strumentale per ricavare intuizioni sull'origine di questo peculiare comportamento, " ha detto il coautore Alberto Domínguez, Ph.D. di Peñil supervisore a Madrid e anche un ex ricercatore post-dottorato nel gruppo di Ajello a Clemson. "Abbiamo utilizzato nove anni di osservazioni LAT continue di tutto il cielo. Tra gli oltre duemila AGN analizzati, solo una dozzina si distingue per questa intrigante emissione ciclica".

L'ampliamento del campione limitato di emettitori periodici costituisce un importante passo avanti per comprendere i processi fisici sottostanti in queste galassie.

"In precedenza si sapeva che solo due blazar mostravano cambiamenti periodici nella loro luminosità dei raggi gamma. Grazie al nostro studio, possiamo affermare con sicurezza che questo comportamento è presente in altre 11 fonti, " ha detto la co-autrice Sara Buson, professore all'Università di Würzburg in Germania. "Inoltre, il nostro studio ha trovato altre 13 galassie con accenni di emissione ciclica. Ma per confermarlo con sicurezza, dobbiamo aspettare che Fermi-LAT raccolga ancora più dati".