I deflussi di gas sono caratteristiche comuni dei buchi neri supermassicci attivi che risiedono al centro di grandi galassie. Milioni o miliardi di volte la massa del Sole, questi buchi neri si nutrono dei grandi dischi di gas che turbinano intorno a loro. A volte i buchi neri mangiano troppo e tirano fuori un vento ultraveloce, o deflusso. Questi venti possono avere una forte influenza sulla regolazione della crescita della galassia ospite, eliminando il gas circostante e sopprimendo la formazione stellare.

Gli scienziati hanno ora fatto l'osservazione più dettagliata finora di un tale deflusso, proveniente da una galassia attiva denominata IRAS 13224-3809. La temperatura del deflusso è cambiata su scale temporali inferiori a un'ora, che è centinaia di volte più veloce che mai visto prima. Le rapide fluttuazioni della temperatura del deflusso indicavano che il deflusso stava rispondendo alle emissioni di raggi X dal disco di accrescimento, una zona densa di gas e altri materiali che circonda il buco nero.

Le nuove osservazioni sono pubblicate sulla rivista Natura il 2 marzo 2017.

"Anche se abbiamo già visto questi deflussi, questa osservazione è stata la prima volta che siamo stati in grado di vedere il lancio dei gas collegato ai cambiamenti nella luminosità dei buchi neri, " ha detto Erin Kara, un ricercatore post-dottorato in astronomia presso l'Università del Maryland e coautore dello studio.

Gli scienziati hanno effettuato queste misurazioni utilizzando due telescopi spaziali, Il telescopio NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) della NASA e l'XMM-Newton dell'Agenzia spaziale europea (ESA). Per catturare la variabilità di questi segnali, gli scienziati hanno concentrato l'XMM-Newton sul buco nero per 17 giorni consecutivi, e ha osservato il buco nero con NuSTAR per sei giorni.

Per misurare le temperature di questi venti, gli scienziati hanno studiato i raggi X provenienti dal bordo del buco nero. Mentre viaggiano verso la Terra, questi raggi X passano attraverso i deflussi. Elementi come ferro o magnesio presenti nei deflussi possono assorbire parti specifiche dello spettro dei raggi X, creando "buchi" caratteristici nel segnale a raggi X. Osservando questi cali, chiamate caratteristiche di assorbimento, gli astronomi possono imparare quali elementi esistono nel vento.

Il team ha notato che le caratteristiche di assorbimento sono scomparse e sono riapparse nel giro di poche ore. I ricercatori hanno concluso che i raggi X stavano riscaldando i venti a milioni di gradi Celsius, a quel punto i venti divennero incapaci di assorbire altri raggi X.

Le osservazioni che i deflussi sembrano essere collegati ai raggi X, e che entrambi sono così altamente variabili, fornire possibili indizi per localizzare esattamente dove hanno origine i raggi X e i flussi in uscita.

"I flussi di gas radiante nei buchi neri sono più variabili al loro centro, " ha detto Kara. "Poiché abbiamo visto una tale rapida variabilità nei venti, sappiamo che l'emissione proviene da molto vicino al buco nero stesso, e poiché abbiamo osservato che anche il vento cambiava su scale temporali rapide, deve anche provenire da molto vicino al buco nero."

Per studiare ulteriormente la formazione delle galassie e i buchi neri, Chris Reynolds, un professore di astronomia all'UMD e un co-PI sul progetto, ha rilevato la necessità di dati e osservazioni più dettagliati.

"Dobbiamo osservare questo buco nero con spettrometri migliori e più numerosi, in modo da poter ottenere maggiori dettagli su questi deflussi, "Reynolds ha detto. "Per esempio, non sappiamo se il deflusso sia composto da uno o più fogli di gas. E abbiamo bisogno di osservare su più bande oltre ai raggi X, che ci permetterebbero di rilevare gas molecolari, e gas più freddi, che può essere guidato da questi deflussi ad alta energia. Tutte queste informazioni saranno cruciali per comprendere come questi flussi in uscita siano collegati alla formazione delle galassie".