L'illustrazione principale mostra la luce di diversi quasar distanti che perforano la metà settentrionale delle Bolle di Fermi, un flusso di gas espulso dal grosso buco nero della nostra galassia, la Via Lattea. Il telescopio spaziale Hubble ha sondato la luce dei quasar per ottenere informazioni sulla velocità del gas e se il gas si sta avvicinando o allontanandosi dalla Terra. In base alla velocità del materiale, il team di ricerca ha stimato che le bolle si siano formate da un evento energetico tra 6 milioni e 9 milioni di anni fa. In basso a sinistra:la misura del gas che si avvicina e si allontana dalla Terra, indica che il materiale sta viaggiando ad alta velocità. Hubble ha anche osservato la luce dei quasar che passavano fuori dalla bolla settentrionale. In alto a destra:il gas nel percorso della luce di uno di questi quasar non si sta avvicinando o allontanandosi dalla Terra. Questo gas si trova nel disco della Via Lattea e non condivide le stesse caratteristiche del materiale sondato all'interno della bolla. Credito:NASA, ESA, e Z. Levy (STScI)
Per il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, la Via Lattea, è passato molto tempo tra una cena e l'altra. Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha scoperto che il buco nero ha mangiato il suo ultimo grande pasto circa 6 milioni di anni fa, quando ha consumato una grande quantità di gas in caduta. Dopo pranzo, il buco nero gonfio ha eruttato una colossale bolla di gas che pesava l'equivalente di milioni di soli, che ora fluttua sopra e sotto il centro della nostra galassia.
Le immense strutture, soprannominata le Bolle di Fermi, sono stati scoperti per la prima volta nel 2010 dal telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA. Ma le recenti osservazioni di Hubble della bolla settentrionale hanno aiutato gli astronomi a determinare un'età più precisa per le bolle e come si sono formate.
"Per la prima volta, abbiamo tracciato il movimento del gas freddo attraverso una delle bolle, che ci ha permesso di mappare la velocità del gas e calcolare quando si sono formate le bolle, " ha affermato il ricercatore capo Rongmon Bordoloi del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge. "Ciò che troviamo è che un forte, evento energetico è accaduto da 6 milioni a 9 milioni di anni fa. Potrebbe essere stata una nuvola di gas che scorreva nel buco nero, che sparava getti di materia, formando i lobi gemelli di gas caldo visti nelle osservazioni di raggi X e gamma. Da allora, il buco nero ha appena mangiato degli spuntini".
Il nuovo studio è un seguito alle precedenti osservazioni di Hubble che hanno posto l'età delle bolle a 2 milioni di anni.
Un buco nero è un denso, regione compatta dello spazio con un campo gravitazionale così intenso che né la materia né la luce possono sfuggire. Il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia ha compresso la massa di 4,5 milioni di stelle simili al sole in una regione di spazio molto piccola.
Il materiale che si avvicina troppo a un buco nero viene catturato dalla sua potente gravità e turbina intorno alla centrale elettrica compatta finché alla fine non cade dentro. Parte della materia, però, diventa così caldo che scappa lungo l'asse di rotazione del buco nero, creando un deflusso che si estende molto al di sopra e al di sotto del piano di una galassia.
Le conclusioni del team si basano sulle osservazioni del Cosmic Origins Spectrograph (COS) di Hubble. che ha analizzato la luce ultravioletta da 47 quasar distanti. I quasar sono nuclei luminosi di lontane galassie attive.
Sulla luce dei quasar che passa attraverso la bolla della Via Lattea sono impresse le informazioni sulla velocità, composizione, e la temperatura del gas all'interno della bolla in espansione.
Diversi quasar distanti possono essere visti attraverso la metà settentrionale delle Bolle di Fermi, un flusso di gas espulso dal grosso buco nero della nostra galassia, la Via Lattea. Il telescopio spaziale Hubble ha sondato la luce dei quasar per ottenere informazioni sulla velocità del gas e se il gas si sta avvicinando o allontanandosi dalla Terra. In base alla velocità del materiale, il team di ricerca ha stimato che le bolle si siano formate da un evento energetico tra 6 milioni e 9 milioni di anni fa. Crediti:NASA, ESA, e Z. Levy (STScI)
Le osservazioni COS hanno misurato la temperatura del gas nella bolla a circa 17, 700 gradi Fahrenheit. Anche a quelle temperature frizzanti, questo gas è molto più freddo della maggior parte del gas super caldo in uscita, che è 18 milioni di gradi Fahrenheit, visto nei raggi gamma. Il gas più freddo visto da COS potrebbe essere gas interstellare dal disco della nostra galassia che viene spazzato via e trascinato nel deflusso supercaldo. COS ha anche identificato silicio e carbonio come due degli elementi che vengono travolti dalla nube gassosa. Questi elementi comuni si trovano nella maggior parte delle galassie e rappresentano i resti fossili dell'evoluzione stellare.
Il gas freddo sta correndo attraverso la bolla a 2 milioni di miglia all'ora. Mappando il moto del gas in tutta la struttura, gli astronomi hanno stimato che la massa minima del gas freddo trascinato in entrambe le bolle è equivalente a 2 milioni di soli. Il bordo della bolla settentrionale si estende 23, 000 anni luce sopra la galassia.
"Abbiamo tracciato i deflussi di altre galassie, ma non siamo mai stati in grado di mappare effettivamente il movimento del gas, "
ha detto Bordolo. "L'unico motivo per cui potremmo farlo qui è perché siamo all'interno della Via Lattea. Questo punto di osservazione ci offre un posto in prima fila per mappare la struttura cinematica del deflusso della Via Lattea".
Le nuove osservazioni COS si basano e si espandono sui risultati di uno studio Hubble del 2015 dello stesso team, in cui gli astronomi hanno analizzato la luce di un quasar che ha perforato la base della bolla.
"I dati di Hubble aprono una finestra completamente nuova sulle Bolle di Fermi, ", ha affermato il coautore dello studio Andrew Fox dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, Maryland. "Prima, sapevamo quanto erano grandi e quante radiazioni emettevano; ora sappiamo a che velocità si muovono e quali elementi chimici contengono. Questo è un importante passo avanti." Lo studio Hubble fornisce anche una verifica indipendente delle bolle e della loro origine, come rilevato da osservazioni di raggi X e raggi gamma.
"Questa osservazione sarebbe quasi impossibile da fare da terra perché è necessaria la spettroscopia ultravioletta per rilevare le impronte digitali di questi elementi, che può essere fatto solo dallo spazio, " disse Bordoloi. "Solo con COS hai la copertura della lunghezza d'onda, la sensibilità, e la copertura della risoluzione spettrale per fare questa osservazione."
I risultati di Hubble sono apparsi il 10 gennaio 2017, edizione di Il Giornale Astrofisico .