Credito:Università di Tohoku
Le galassie, inclusa la nostra Via Lattea, ospitano buchi neri supermassicci nei loro centri e le loro masse sono da milioni a miliardi di volte più grandi del Sole. Alcuni buchi neri supermassicci lanciano flussi di plasma in rapido movimento che emettono forti segnali radio, noti come getti radio.
I jet radio furono scoperti per la prima volta negli anni '70. Ma molto rimane sconosciuto su come vengono prodotti, in particolare la loro fonte di energia e il meccanismo di caricamento del plasma.
Di recente, la Event Horizon Telescope Collaboration ha scoperto immagini radio di un vicino buco nero al centro della gigantesca galassia ellittica M87. L'osservazione ha supportato la teoria secondo cui la rotazione del buco nero alimenta i getti radio, ma ha fatto ben poco per chiarire il meccanismo di caricamento del plasma.
Ora, un gruppo di ricerca, guidato dagli astrofisici della Tohoku University, ha proposto uno scenario promettente che chiarisce il meccanismo di caricamento del plasma nei getti radio.
Studi recenti hanno affermato che i buchi neri sono altamente magnetizzati perché il plasma magnetizzato all'interno delle galassie trasporta i campi magnetici nel buco nero. Quindi, l'energia magnetica vicina rilascia transitoriamente la sua energia tramite la riconnessione magnetica, energizzando il plasma che circonda il buco nero. Questa riconnessione magnetica fornisce la fonte di energia per i brillamenti solari.
I plasmi nei brillamenti solari emettono raggi ultravioletti e raggi X; mentre la riconnessione magnetica attorno al buco nero può causare l'emissione di raggi gamma poiché l'energia rilasciata per particella di plasma è molto più alta di quella per un brillamento solare.
Lo scenario attuale propone che i raggi gamma emessi interagiscano tra loro e producano abbondanti coppie elettrone-positrone, che vengono caricate nei getti radio.
Questo spiega la grande quantità di plasma osservata nei getti radio, coerente con le osservazioni di M87. Inoltre, lo scenario rileva che l'intensità del segnale radio varia da buco nero a buco nero. Ad esempio, i getti radio intorno a Sgr A*, il buco nero supermassiccio nella nostra Via Lattea, sono troppo deboli e non rilevabili dalle attuali strutture radio.
Inoltre, lo scenario prevede l'emissione di raggi X a breve termine quando il plasma viene caricato in getti radio. Questi segnali a raggi X vengono persi con gli attuali rilevatori di raggi X, ma sono osservabili dai rilevatori di raggi X previsti.
"In questo scenario, la futura astronomia a raggi X sarà in grado di svelare il meccanismo di caricamento del plasma in getti radio, un mistero di lunga data dei buchi neri", afferma Shigeo Kimura, autore principale dello studio.
I dettagli della ricerca di Kimura e del suo team sono stati pubblicati in The Astrophysical Journal Letters il 29 settembre 2022. + Esplora ulteriormente
