Concezione artistica del nucleo di Cygnus A, compreso l'ambiente polveroso a forma di ciambella, chiamato toro, e getti che partono dal suo centro. I campi magnetici sono illustrati intrappolando la polvere nel toroide. Questi campi magnetici potrebbero aiutare ad alimentare il buco nero nascosto nel nucleo della galassia confinando la polvere nel toroide e mantenendola abbastanza vicina da essere divorata dal buco nero affamato. Credito:NASA/SOFIA/Lynette Cook
I getti collimati forniscono agli astronomi alcune delle prove più potenti che un buco nero supermassiccio si annida nel cuore della maggior parte delle galassie. Alcuni di questi buchi neri sembrano essere attivi, divorando materiale dall'ambiente circostante e lanciando getti ad altissima velocità, mentre altri sono quiescenti, anche dormiente. Perché alcuni buchi neri banchettano e altri muoiono di fame? Recenti osservazioni dall'Osservatorio Stratosferico per l'Astronomia Infrarossa, o SOFIA, stanno facendo luce su questa domanda.
I dati SOFIA indicano che i campi magnetici stanno intrappolando e confinando la polvere vicino al centro della galassia attiva, Cigno A, e alimentando materiale sul buco nero supermassiccio al suo centro.
Il modello unificato, che tenta di spiegare le diverse proprietà delle galassie attive, afferma che il nucleo è circondato da una nuvola di polvere a forma di ciambella, chiamato toro. Come si crea e si mantiene questa struttura oscurante non è mai stato chiaro, ma questi nuovi risultati di SOFIA indicano che i campi magnetici potrebbero essere responsabili di mantenere la polvere abbastanza vicina da essere divorata dal buco nero affamato. Infatti, una delle differenze fondamentali tra le galassie attive come Cygnus A e le loro cugine meno attive, come la nostra Via Lattea, può essere la presenza o l'assenza di un forte campo magnetico attorno al buco nero.
Sebbene i campi magnetici celesti siano notoriamente difficili da osservare, gli astronomi hanno usato la luce polarizzata, la luce ottica della diffusione e la luce radio degli elettroni in accelerazione, per studiare i campi magnetici nelle galassie. Ma le lunghezze d'onda ottiche sono troppo corte e le lunghezze d'onda radio sono troppo lunghe per osservare direttamente il toro. Le lunghezze d'onda infrarosse osservate da SOFIA sono giuste, permettendo agli scienziati, per la prima volta, per mirare e isolare il toroide polveroso.
Due immagini di Cygnus A sovrapposte l'una sull'altra per mostrare i getti della galassia che brillano di radiazioni radio (mostrate in rosso). Galassie quiescenti, come la nostra Via Lattea, non avere getti come questo, che può essere correlato a campi magnetici. L'immagine gialla mostra le stelle di sfondo e il centro della galassia avvolti dalla polvere quando osservati con la luce visibile. L'area osservata da SOFIA è all'interno del puntino rosso al centro. Credito:Immagine ottica:NASA/STSiC Immagine radio:NSF/NRAO/AUI/VLA
Il nuovo strumento di SOFIA, la fotocamera Airborne Wideband Camera-plus ad alta risoluzione (HAWC+), è particolarmente sensibile all'emissione infrarossa dei granelli di polvere allineati. Questa si è rivelata una tecnica potente per studiare i campi magnetici e testare una previsione fondamentale del modello unificato:il ruolo del toroide polveroso nei fenomeni della galassia attiva.
"È sempre emozionante scoprire qualcosa di completamente nuovo, " ha osservato Enrique Lopez-Rodriguez, uno scienziato del SOFIA Science Center, e l'autore principale sul rapporto di questa nuova scoperta. "Queste osservazioni di HAWC+ sono uniche. Ci mostrano come la polarizzazione infrarossa può contribuire allo studio delle galassie".
Recenti osservazioni del cuore di Cygnus A effettuate con HAWC+ mostrano la radiazione infrarossa dominata da una struttura polverosa ben allineata. Combinando questi risultati con i dati d'archivio dell'Herschel Space Observatory, il telescopio spaziale Hubble e il Gran Telescopio Canarias, il team di ricerca ha scoperto che questa potente galassia attiva, con i suoi iconici jet di grandi dimensioni, è in grado di confinare il toroide oscurante che alimenta il buco nero supermassiccio utilizzando un forte campo magnetico.
I risultati di questo studio sono stati pubblicati nel numero del 10 luglio di The Lettere per riviste astrofisiche .
Cygnus A è nella posizione perfetta per conoscere il ruolo che i campi magnetici giocano nel confinare il toroide polveroso e incanalare il materiale sul buco nero supermassiccio perché è la galassia attiva più vicina e più potente. Sono necessarie ulteriori osservazioni di diversi tipi di galassie per ottenere il quadro completo di come i campi magnetici influenzino l'evoluzione dell'ambiente che circonda i buchi neri supermassicci. Se, Per esempio, HAWC+ rivela emissioni infrarosse altamente polarizzate dai centri delle galassie attive ma non dalle galassie quiescenti, sosterrebbe l'idea che i campi magnetici regolino l'alimentazione dei buchi neri e rafforzino la fiducia degli astronomi nel modello unificato delle galassie attive.
