Le immagini radiofoniche del cielo hanno rivelato centinaia di "bambini" e buchi neri supermassicci in galassie lontane, con la luce delle galassie che rimbalza in modi inaspettati.

Le galassie sono vasti corpi cosmici, di decine di migliaia di anni luce, costituito da gas, polvere, e stelle (come il nostro Sole).

Data la loro dimensione, ti aspetteresti che la quantità di luce emessa dalle galassie cambi lentamente e costantemente, in tempi che vanno ben oltre la vita di una persona.

Ma la nostra ricerca, pubblicato in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , trovato una sorprendente popolazione di galassie la cui luce cambia molto più rapidamente, nel giro di pochi anni.

Cos'è una radiogalassia?

Gli astronomi pensano che ci sia un buco nero supermassiccio al centro della maggior parte delle galassie. Alcuni di questi sono "attivi", il che significa che emettono molte radiazioni.

I loro potenti campi gravitazionali attirano la materia dall'ambiente circostante e la fanno a pezzi in una ciambella orbitante di plasma caldo chiamata "disco di accrescimento".

Questo disco orbita intorno al buco nero quasi alla velocità della luce. I campi magnetici accelerano le particelle ad alta energia dal disco in tempi lunghi, flussi sottili o "getti" lungo gli assi di rotazione del buco nero. Mentre si allontanano dal buco nero, questi getti sbocciano in grandi nuvole a forma di fungo o "lobi".

Questa intera struttura è ciò che costituisce una radiogalassia, così chiamato perché emette molte radiazioni a radiofrequenza. Possono essere centinaia, migliaia o addirittura milioni di anni luce e quindi possono impiegare eoni per mostrare cambiamenti drammatici.

Gli astronomi si sono a lungo interrogati sul perché alcune radiogalassie ospitino enormi lobi, mentre altri rimangono piccoli e confinati. Esistono due teorie. Uno è che i getti sono trattenuti da materiale denso attorno al buco nero, spesso indicati come lobi frustrati.

Però, i dettagli intorno a questo fenomeno rimangono sconosciuti. Non è ancora chiaro se i lobi siano solo temporaneamente confinati da un piccolo, ambiente circostante estremamente denso o se stanno lentamente spingendo attraverso un ambiente più grande ma meno denso.

La seconda teoria per spiegare i lobi più piccoli è che i getti sono giovani e non si sono ancora estesi a grandi distanze.

quelli vecchi sono rossi, i bambini sono blu

Sia le giovani che le vecchie radiogalassie possono essere identificate da un uso intelligente della moderna radioastronomia:osservando il loro "colore radio".

Abbiamo esaminato i dati del sondaggio GaLactic and Extragalactic All Sky MWA (GLEAM), che vede il cielo a 20 frequenze radio diverse, dando agli astronomi un'impareggiabile vista "radio color" del cielo.

Dai dati, le baby radio galassie appaiono blu, il che significa che sono più luminosi alle frequenze radio più alte. Nel frattempo le radio galassie vecchie e morenti appaiono rosse e sono più luminose nelle frequenze radio inferiori.

Abbiamo identificato 554 baby radio galassie. Quando abbiamo esaminato dati identici presi un anno dopo, siamo rimasti sorpresi di vedere 123 di questi rimbalzare nella loro luminosità, che sembra tremolare. Questo ci ha lasciato con un enigma.

Qualcosa di più di un anno luce non può variare così tanto in luminosità in meno di un anno senza infrangere le leggi della fisica. Così, o le nostre galassie erano molto più piccole del previsto, oppure stava succedendo qualcos'altro.

Per fortuna, avevamo i dati di cui avevamo bisogno per scoprirlo.

La ricerca passata sulla variabilità delle radiogalassie ha utilizzato un piccolo numero di galassie, dati d'archivio raccolti da molti telescopi diversi, o è stato condotto utilizzando una sola frequenza.

Per la nostra ricerca, abbiamo intervistato più di 21, 000 galassie in un anno su più frequenze radio. Questo lo rende il primo sondaggio sulla "variabilità spettrale", permettendoci di vedere come le galassie cambiano luminosità a frequenze diverse.

Alcune delle nostre baby radio galassie che rimbalzano sono cambiate così tanto nel corso dell'anno che dubitiamo che siano affatto bambini. C'è la possibilità che queste radio galassie compatte siano in realtà adolescenti angosciati che crescono rapidamente fino a diventare adulti molto più velocemente di quanto ci aspettassimo.

Mentre la maggior parte delle nostre galassie variabili è aumentata o diminuita di luminosità all'incirca della stessa quantità in tutti i colori radio, alcuni no. Anche, 51 galassie sono cambiate in entrambe le luminosità e colore, che può essere un indizio su ciò che causa la variabilità.

Tre possibilità per ciò che sta accadendo

1) Galassie scintillanti

Mentre la luce delle stelle viaggia attraverso l'atmosfera terrestre, è distorto. Questo crea l'effetto scintillante delle stelle che vediamo nel cielo notturno, chiamato "scintillamento". La luce delle radiogalassie in questa indagine è passata attraverso la nostra galassia della Via Lattea per raggiungere i nostri telescopi sulla Terra.

Così, il gas e la polvere all'interno della nostra galassia potrebbero averla distorta allo stesso modo, con conseguente effetto scintillante.

2) Guardando giù per la canna

Nel nostro Universo tridimensionale, a volte i buchi neri sparano particelle ad alta energia direttamente verso di noi sulla Terra. Queste radiogalassie sono chiamate "blazar".

Invece di vedere getti lunghi e sottili e grandi lobi a forma di fungo, vediamo i blazar come un minuscolo punto luminoso. Possono mostrare un'estrema variabilità in tempi brevi, poiché ogni piccola espulsione di materia dal buco nero supermassiccio stesso è diretta verso di noi.

3) Rutti da buco nero

Quando il buco nero supermassiccio centrale "rutta" alcune particelle extra, queste formano un grumo che viaggia lentamente lungo i getti. Mentre il ciuffo si propaga verso l'esterno, possiamo rilevarlo prima nel "radio blu" e poi successivamente nel "radio rosso".

Quindi potremmo rilevare rutti giganti di buchi neri che viaggiano lentamente nello spazio.

Adesso dove?

Questa è la prima volta che abbiamo la capacità tecnologica di condurre un'indagine di variabilità su larga scala su più colori radio. I risultati suggeriscono che la nostra comprensione del cielo radio è carente e forse le radiogalassie sono più dinamiche di quanto ci aspettassimo.

Con l'arrivo in linea della prossima generazione di telescopi, in particolare lo Square Kilometer Array (SKA), gli astronomi costruiranno un'immagine dinamica del cielo nel corso di molti anni.

Intanto, vale la pena guardare queste radio galassie che si comportano in modo strano e tenere d'occhio i bambini che rimbalzano, pure.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.