Gli astronomi hanno rivelato che un brillante buco nero supermassiccio non è all’altezza delle aspettative. Sebbene sia responsabile di alti livelli di radiazioni e potenti getti, questo gigantesco buco nero non è così influente come molti dei suoi omologhi in altre galassie.
Un nuovo studio, utilizzando l’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, ha esaminato il quasar più vicino alla Terra che si trova in un ammasso di galassie. I quasar sono una classe rara ed estrema di buchi neri supermassicci che attirano furiosamente materiale verso l'interno, producendo radiazioni intense e talvolta getti potenti. Conosciuto come H1821+643, questo quasar appena studiato si trova a circa 3,4 miliardi di anni luce dalla Terra e contiene un buco nero che pesa circa quattro miliardi di volte quello del sole.
La maggior parte dei buchi neri supermassicci in crescita attirano materiale meno rapidamente di quelli dei quasar. Gli astronomi hanno studiato l’impatto di questi buchi neri più comuni osservando quelli che si trovano al centro degli ammassi di galassie. Le esplosioni regolari di tali buchi neri impediscono il raffreddamento delle enormi quantità di gas surriscaldato in cui sono incorporati, il che limita il numero di stelle che si formano nelle galassie che le ospitano e la quantità di carburante che viene incanalata verso il buco nero.
Si sa molto meno sull'influenza che i quasar negli ammassi di galassie hanno sull'ambiente circostante.
"Abbiamo scoperto che il quasar nel nostro studio sembra aver rinunciato a gran parte del controllo imposto dai buchi neri a crescita più lenta", ha affermato Helen Russell dell'Università di Nottingham nel Regno Unito, che ha guidato il nuovo studio. "L'appetito del buco nero non è pari alla sua influenza."
Per giungere a questa conclusione il team ha utilizzato Chandra per studiare il gas caldo in cui sono avvolti H1821+643 e la sua galassia ospite. I raggi X luminosi provenienti dal quasar, tuttavia, hanno reso difficile studiare i raggi X più deboli provenienti dal gas caldo. .
"Abbiamo dovuto rimuovere con attenzione l'abbagliamento dei raggi X per rivelare quale sia l'influenza del buco nero", ha affermato il coautore Paul Nulsen del Center for Astrophysicals | Harvard e Smithsonian. "Potremmo quindi vedere che in realtà ha scarsi effetti sull'ambiente circostante."
Usando Chandra, il team ha scoperto che la densità del gas vicino al buco nero al centro della galassia è molto più alta, e la temperatura del gas molto più bassa, rispetto alle regioni più lontane. Gli scienziati si aspettano che il gas caldo si comporti in questo modo quando c'è poco o nessun input di energia (che in genere deriverebbe dalle esplosioni di un buco nero) per impedire al gas caldo di raffreddarsi e di fluire verso il centro dell'ammasso.
"Il buco nero gigante genera molto meno calore rispetto alla maggior parte degli altri che si trovano al centro degli ammassi di galassie", ha affermato la coautrice Lucy Clews della Open University nel Regno Unito. "Ciò consente al gas caldo di raffreddarsi rapidamente e formare nuove stelle, oltre a fungere anche da fonte di carburante per il buco nero."
I ricercatori hanno determinato che il gas caldo, equivalente a circa 3.000 volte la massa del sole all’anno, si sta raffreddando al punto da non essere più visibile ai raggi X. Questo rapido raffreddamento può facilmente fornire materiale sufficiente per le 120 masse solari di nuove stelle che si osservano formarsi ogni anno nella galassia ospite e per le 40 masse solari consumate ogni anno dal buco nero.
Il team ha anche esaminato la possibilità che la radiazione proveniente dal quasar stia causando direttamente il raffreddamento del gas caldo dell'ammasso. Ciò comporta che i fotoni di luce provenienti dal quasar entrino in collisione con gli elettroni nel gas caldo, facendo sì che i fotoni diventino più energetici e gli elettroni perdano energia e si raffreddino. Lo studio del team ha dimostrato che questo tipo di raffreddamento si sta probabilmente verificando nell'ammasso contenente H1821+643, ma è troppo debole per spiegare la grande quantità di raffreddamento del gas osservato.
"Anche se questo buco nero potrebbe non riuscire a pompare calore nel suo ambiente, lo stato attuale delle cose probabilmente non durerà per sempre", ha detto il coautore Thomas Braben dell'Università di Nottingham. "Alla fine, la rapida assunzione di carburante da parte del buco nero dovrebbe aumentare la potenza dei suoi getti e riscaldare fortemente il gas. La crescita del buco nero e della sua galassia dovrebbe quindi rallentare drasticamente."
Un articolo che descrive questi risultati è stato accettato negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society ed è disponibile anche su arXiv server di prestampa.
Ulteriori informazioni: H. R. Russell et al, Un flusso di raffreddamento attorno al quasar H1821+643 a basso spostamento verso il rosso, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2401.03022
Informazioni sul giornale: arXiv , Avvisi mensili della Royal Astronomical Society
Fornito dalla NASA
