Al centro di una galassia chiamata NGC 1068, un buco nero supermassiccio si nasconde all'interno di una densa nuvola di polvere e gas a forma di ciambella. Quando gli astronomi hanno utilizzato l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per studiare questa nuvola in modo più dettagliato, hanno fatto una scoperta inaspettata che potrebbe spiegare perché i buchi neri supermassicci sono cresciuti così rapidamente nell'Universo primordiale.

"Grazie alla spettacolare risoluzione di ALMA, abbiamo misurato il movimento del gas nelle orbite interne attorno al buco nero, " spiega Violette Impellizzeri dell'Osservatorio Nazionale di RadioAstronomia (NRAO), lavora ad ALMA in Cile e autore principale di un articolo pubblicato nel Giornale Astrofisico . "Sorprendentemente, abbiamo trovato due dischi di gas che ruotano in direzioni opposte".

I buchi neri supermassicci esistevano già quando l'Universo era giovane, appena un miliardo di anni dopo il Big Bang. Ma come questi oggetti estremi, le cui masse sono fino a miliardi di volte la massa del Sole, avuto il tempo di crescere in un lasso di tempo relativamente breve, è una domanda in sospeso tra gli astronomi. Questa nuova scoperta di ALMA potrebbe fornire un indizio. "I flussi di gas controrotanti sono instabili, il che significa che le nuvole cadono nel buco nero più velocemente di quanto non facciano in un disco con una sola direzione di rotazione, " ha detto Impellizzeri. "Questo potrebbe essere un modo in cui un buco nero può crescere rapidamente".

NGC 1068 (noto anche come Messier 77) è una galassia a spirale a circa 47 milioni di anni luce dalla Terra in direzione della costellazione del Cetus. Al suo centro c'è un nucleo galattico attivo, un buco nero supermassiccio che si alimenta attivamente da un sottile, disco rotante di gas e polvere, noto anche come disco di accrescimento.

Le precedenti osservazioni di ALMA hanno rivelato che il buco nero non sta solo ingurgitando materiale, ma anche emettendo gas a velocità incredibilmente elevate, fino a 500 chilometri al secondo (più di un milione di miglia all'ora). Questo gas che viene espulso dal disco di accrescimento probabilmente contribuisce a nascondere la regione intorno al buco nero dai telescopi ottici.

Impellizzeri e il suo team hanno utilizzato la capacità dell'obiettivo zoom superiore di ALMA per osservare il gas molecolare attorno al buco nero. inaspettatamente, trovarono due dischi di gas controrotanti. Il disco interno si estende per 2-4 anni luce e segue la rotazione della galassia, mentre il disco esterno (noto anche come toro) si estende per 4-22 anni luce e ruota nella direzione opposta.

"Non ci aspettavamo di vedere questo, perché il gas che cade in un buco nero normalmente ruota intorno ad esso in una sola direzione, — disse Impellizzeri. — Qualcosa deve aver disturbato il flusso, perché è impossibile che una parte del disco inizi a ruotare all'indietro da sola."

La controrotazione non è un fenomeno insolito nello spazio. "Lo vediamo nelle galassie, di solito a migliaia di anni luce di distanza dai loro centri galattici, " ha spiegato il coautore Jack Gallimore della Bucknell University di Lewisburg, Pennsylvania. "La controrotazione deriva sempre dalla collisione o dall'interazione tra due galassie. Ciò che rende questo risultato notevole è che lo vediamo su una scala molto più piccola, decine di anni luce invece di migliaia dal buco nero centrale".

Gli astronomi pensano che il flusso all'indietro in NGC 1068 potrebbe essere causato da nubi di gas cadute dalla galassia ospite, o da una piccola galassia di passaggio su un'orbita controrotante catturata nel disco.

Al momento, il disco esterno sembra essere in un'orbita stabile attorno al disco interno. "Questo cambierà quando il disco esterno comincerà a cadere sul disco interno, che può accadere dopo poche orbite o poche centinaia di migliaia di anni. I flussi rotanti di gas si scontreranno e diventeranno instabili, e i dischi probabilmente collasseranno in un evento luminoso mentre il gas molecolare cade nel buco nero. Sfortunatamente, non saremo lì ad assistere ai fuochi d'artificio, " disse Gallimore.