Dopo aver avviato le operazioni scientifiche a febbraio, l'XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission), guidato dal Giappone, ha studiato il mostruoso buco nero al centro della galassia NGC 4151.
"Lo strumento Resolve di XRISM ha catturato uno spettro dettagliato dell'area attorno al buco nero", ha affermato Brian Williams, scienziato del progetto NASA per la missione presso il Goddard Space Flight Center dell'agenzia a Greenbelt, nel Maryland. "I picchi e i cali sono come impronte digitali chimiche che possono dirci quali elementi sono presenti e rivelare indizi sul destino della materia mentre si avvicina al buco nero."
XRISM (pronunciato "crisma") è guidato dalla JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) in collaborazione con la NASA, insieme al contributo dell'ESA (Agenzia spaziale europea). È stato lanciato il 6 settembre 2023. NASA e JAXA hanno sviluppato Resolve, lo spettrometro microcalorimetrico della missione.
NGC 4151 è una galassia a spirale distante circa 43 milioni di anni luce nella costellazione settentrionale delle Canes Venatici. Il buco nero supermassiccio al suo centro contiene più di 20 milioni di volte la massa del sole.
Anche la galassia è attiva, il che significa che il suo centro è insolitamente luminoso e variabile. Il gas e la polvere che vorticano verso il buco nero formano un disco di accrescimento attorno ad esso e si riscaldano attraverso le forze gravitazionali e di attrito, creando variabilità. Parte della materia sull’orlo del buco nero forma due getti gemelli di particelle che esplodono da ciascun lato del disco quasi alla velocità della luce. Una nuvola gonfia di materiale a forma di ciambella chiamata toro circonda il disco di accrescimento.
In effetti, NGC 4151 è una delle galassie attive più vicine conosciute. Altre missioni, tra cui l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e il telescopio spaziale Hubble, lo hanno studiato per saperne di più sull'interazione tra i buchi neri e l'ambiente circostante, che può dire agli scienziati come i buchi neri supermassicci nei centri galattici crescono nel tempo cosmico.
La galassia è insolitamente luminosa nei raggi X, il che l'ha resa un bersaglio iniziale ideale per XRISM.
Lo spettro di NGC 4151 rilevato da Resolve rivela un picco netto a energie appena inferiori a 6,5 keV (kiloelettronvolt), una linea di emissione di ferro. Gli astronomi ritengono che gran parte della potenza delle galassie attive provenga dai raggi X originati nelle regioni calde e luminose vicine al buco nero. I raggi X che rimbalzano sul gas più freddo nel disco provocano la fluorescenza del ferro, producendo uno specifico picco di raggi X. Ciò consente agli astronomi di dipingere un quadro migliore sia del disco che delle regioni in eruzione molto più vicine al buco nero.
Lo spettro mostra anche diversi cali intorno a 7 keV. Anche il ferro situato nel toro ha causato questi cali, sebbene attraverso l'assorbimento dei raggi X, piuttosto che l'emissione, perché il materiale è molto più freddo che nel disco. Tutta questa radiazione è circa 2.500 volte più energetica della luce che possiamo vedere con i nostri occhi.
Il ferro è solo uno degli elementi che XRISM può rilevare. Il telescopio può anche individuare zolfo, calcio, argon e altri, a seconda della fonte. Ciascuno racconta agli astrofisici qualcosa di diverso sui fenomeni cosmici sparsi nel cielo a raggi X.
XRISM è una missione di collaborazione tra JAXA e NASA, con la partecipazione dell'ESA. Il contributo della NASA include la partecipazione scientifica della CSA (Agenzia spaziale canadese).
Fornito dal Goddard Space Flight Center della NASA
