Gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA hanno osservato un inaspettato disco sottile di materiale che circonda un buco nero supermassiccio nel cuore della galassia a spirale NGC 3147, situato a 130 milioni di anni luce di distanza.

La presenza del disco del buco nero in una galassia attiva a così bassa luminosità ha sorpreso gli astronomi. I buchi neri in alcuni tipi di galassie come NGC 3147 sono considerati affamati in quanto non c'è materiale catturato gravitazionalmente per nutrirli regolarmente. È quindi sconcertante che ci sia un disco sottile che circonda un buco nero affamato che imita i dischi molto più grandi che si trovano nelle galassie estremamente attive.

Di particolare interesse, questo disco di materiale che circonda il buco nero offre un'opportunità unica per testare le teorie della relatività di Albert Einstein. Il disco è così profondamente immerso nell'intenso campo gravitazionale del buco nero che la luce del disco di gas è alterata, secondo queste teorie, dando agli astronomi uno sguardo unico sui processi dinamici vicini a un buco nero.

"Non abbiamo mai visto gli effetti della relatività generale e speciale in luce visibile con così tanta chiarezza, " ha affermato il membro del team Marco Chiaberge di AURA per l'ESA, STScI e Johns Hopkins University.

Il materiale del disco è stato misurato da Hubble per girare intorno al buco nero a più del 10% della velocità della luce. A velocità così estreme, il gas sembra schiarirsi mentre viaggia verso la Terra da un lato, e si attenua mentre si allontana dal nostro pianeta dall'altro. Questo effetto è noto come irradiazione relativistica. Le osservazioni di Hubble mostrano anche che il gas è immerso così profondamente in un pozzo gravitazionale che la luce fa fatica a fuggire, e quindi appare allungato a lunghezze d'onda più rosse. La massa del buco nero è circa 250 milioni di volte quella del Sole.

"Questa è un'intrigante occhiata a un disco molto vicino a un buco nero, così vicino che le velocità e l'intensità dell'attrazione gravitazionale influenzano il modo in cui vediamo i fotoni della luce, " ha spiegato il primo autore dello studio, Stefano Bianchi, dell'Università degli Studi Roma Tre in Italia.

Per studiare la materia che vortica nel profondo di questo disco, i ricercatori hanno utilizzato lo strumento Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS). Questo strumento diagnostico divide la luce di un oggetto nelle sue numerose lunghezze d'onda individuali per determinare la velocità dell'oggetto, temperatura, e altre caratteristiche ad altissima precisione. STIS era parte integrante dell'osservazione efficace della regione a bassa luminosità attorno al buco nero, bloccando la luce brillante della galassia.

Gli astronomi hanno inizialmente selezionato questa galassia per convalidare i modelli accettati sulle galassie attive a bassa luminosità:quelle con buchi neri malnutriti. Questi modelli prevedono che i dischi di materiale dovrebbero formarsi quando ampie quantità di gas sono intrappolate dalla forte attrazione gravitazionale di un buco nero, successivamente emettendo molta luce e producendo un faro brillante chiamato quasar.

"Il tipo di disco che vediamo è un quasar in scala ridotta che non ci aspettavamo esistesse, "Spiegava Bianchi. "È lo stesso tipo di disco che vediamo negli oggetti che sono 1000 o anche 100 000 volte più luminosi. Le previsioni degli attuali modelli per galassie attive molto deboli sono chiaramente fallite".

Il team spera di utilizzare Hubble per cercare altri dischi molto compatti attorno a buchi neri a bassa luminosità in galassie attive simili.

Il documento della squadra apparirà sul giornale il Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .