È facile immaginare un buco nero come una sorta di onnipotente drenaggio cosmico, una dolina di gravità super-forte che si impiglia e inghiotte nebulose o stelle di passaggio. Anche se è vero che non possiamo osservare la materia una volta che attraversa l'orizzonte degli eventi di un buco nero, gli scienziati si stanno concentrando su ciò che accade ai margini, dove le nubi molecolari rilasciano grandi quantità di energia mentre circondano lo scarico.

Gli scienziati dell'UE si stanno concentrando su ciò che accade al gas espulso dalla velocità feroce di un buco nero, e come questo può influenzare la formazione stellare in galassie come la nostra, e persino spazio interstellare.

L'astronomo dottor Bjorn Emonts, dal National Radio Astronomy Observatory negli Stati Uniti, ha utilizzato alcuni dei più grandi radiotelescopi del mondo per esaminare cosa succede a tali getti di gas nell'ambito del progetto BLACK HOLES AND JWST, finanziato dall'UE.

"Volevamo vedere come i buchi neri possono influenzare l'evoluzione delle galassie nel loro insieme, " Egli ha detto.

Utilizzando radiotelescopi avanzati nel deserto di Atacama nel nord del Cile, situato a 5 000 metri sul livello del mare, Il dottor Emonts è in grado di rilevare le caratteristiche firme spettrali delle molecole di gas mentre vengono spinte verso l'esterno dal buco nero.

"Se hai un buco nero rotante con un disco di accrescimento (particelle che orbitano attorno al buco nero), può effettivamente agire come una specie di dinamo. Può innescare campi magnetici su entrambi i lati del disco di accrescimento e questi campi magnetici possono intrappolare particelle cariche, " Egli ha detto.

"Quello che ottieni sono due getti ... che possono davvero propagarsi molto lontano dal buco nero:possono attraversare l'intera galassia e persino influenzare l'ambiente circostante".

È probabile che quasi tutte le galassie abbiano un buco nero supermassiccio rotante al centro. Il dottor Emonts ha scoperto che la Galassia Libellula, un antico sistema dell'universo primordiale composto da galassie che si fondono, aveva getti di particelle simili a tornado che uscivano dal suo buco nero che potevano, infatti, dare il via alla sua formazione stellare.

"In realtà abbiamo visto che la quantità di gas che viene spostata è la stessa velocità con cui si formano le stelle, " ha detto il dottor Emonts.

Scansionando le onde radio per rilevare il monossido di carbonio in un altro sistema stellare, la galassia della ragnatela, è stato anche in grado di dimostrare che il gas molecolare potrebbe esistere e formare stelle al di fuori delle galassie, e che getti di particelle potrebbero persino aiutare il processo innescando il raffreddamento.

Il dottor Emonts spera che questi risultati gettino le basi per l'utilizzo della prossima generazione di telescopi spaziali, il telescopio James Webb, che può vedere il gas molecolare vicino ai buchi neri con dettagli senza precedenti. Ciò porterà a una comprensione ancora più profonda dell'importante ruolo che i buchi neri svolgono nell'evoluzione delle galassie.

Collisioni a raggi X

Un altro modo per rilevare l'energia emessa dai dischi di accrescimento dei buchi neri è attraverso lo spettro dei raggi X. Dott. Gabriele Ponti, che ha guidato il progetto HIGH-Z &MULTI-λ finanziato dall'UE presso l'Istituto Max Planck in Germania, ha dichiarato:"La maggior parte delle emissioni del materiale che sta cadendo nei buchi neri è nei raggi X".

Il suo obiettivo era cercare prove che i brillamenti di raggi X siano causati quando nuvole di gas attraversano buchi neri supermassicci al centro delle galassie.

Per la prima volta è stato in grado di osservare un bagliore di raggi X mentre le nubi di gas venivano risucchiate nel buco nero al centro della nostra galassia, chiamato Sagittario A*. Tuttavia, è ancora troppo presto per dire con certezza se questo potrebbe essere l'unico motivo per un aumento dei raggi X.

"I raggi X sono molto luminosi. Se prendi una reazione nucleare, hai solo una piccola frazione di energia dalla materia che viene rilasciata:l'accrescimento del buco nero è molte volte più efficiente, " ha detto il dottor Ponti.

Migliori osservazioni delle emissioni dai dischi di accrescimento dei buchi neri possono anche portare a una maggiore comprensione delle dimensioni dei buchi neri, così come esattamente come aiutano la formazione di stelle di semi.

"Abbiamo osservato un campione di buchi neri supermassicci vicini e abbiamo misurato la loro variabilità, e abbiamo visto che è estremamente ben correlato con la massa del buco nero, " ha detto il dottor Ponti.

Tale correlazione può essere utilizzata per determinare la distanza, perché possono correlare l'intensità delle emissioni con la massa e la distanza dell'oggetto.

Formazione stellare

"Se la terra fosse grande come la galassia, un buco nero sarebbe grande solo quanto l'unghia di un dito. Eppure quell'oggetto può influenzare la fisica di qualcosa delle dimensioni della terra, " ha detto il dottor Ponti.

Per capire meglio il vento di particelle che esce dai buchi neri supermassicci, Il dottor Ponti ha osservato i buchi neri di massa stellare, milioni di volte più piccole di quelle dei nuclei galattici, e più gestibile.

La cosa sorprendente che hanno osservato è che hanno visto i venti solo occasionalmente, a seconda dell'orientamento del disco di accrescimento rispetto alla terra. Ciò significava che tali venti fluivano sullo stesso piano del disco.

"Quando il disco di accrescimento è rivolto verso l'alto, la nostra linea di vista non attraversa il vento e quindi non lo osserviamo per assorbimento, " ha detto il dottor Ponti.

Tali venti di particelle, trasportano gas che possono formare stelle, sono probabilmente una caratteristica della maggior parte dei buchi neri, e alcuni studi hanno ipotizzato che potrebbero persino espellere più materiale di quello che assorbono alcuni buchi neri. Ciò si aggiunge alla crescente evidenza che i buchi neri non sono solo una forza distruttiva intergalattica, ma piuttosto un attore chiave nella formazione delle galassie.