I buchi neri sono come bambini capricciosi. Versano cibo in continuazione, ma XMM-Newton dell'ESA ha catturato un buco nero nell'atto di "ribaltarsi sul tavolo" durante un pasto altrimenti civile.
Questo atto impedisce alla galassia che circonda il buco nero di formare nuove stelle, dandoci un'idea di come i buchi neri e le galassie coevolvono.
Nel cuore di ogni grande galassia si trova un buco nero supermassiccio, la cui immensa gravità attira gas dall’ambiente circostante. Man mano che il gas si muove a spirale verso l'interno, si raggruppa in un piatto "disco di accrescimento" attorno al buco nero, dove si riscalda e si illumina. Nel corso del tempo, il gas più vicino al buco nero supera il punto di non ritorno e viene divorato.
Tuttavia, i buchi neri consumano solo una frazione del gas che si muove a spirale verso di loro. Mentre circonda un buco nero, parte della materia viene respinta nello spazio, proprio come un bambino disordinato versa molto di ciò che si trova nel piatto.
Negli episodi più drammatici, un buco nero si capovolgerà sull’intera tavola:il gas nel disco di accrescimento verrà scagliato in tutte le direzioni a velocità così elevate da eliminare il gas interstellare circostante. Ciò non solo priva il buco nero del cibo, ma significa anche che non possono formarsi nuove stelle in una vasta regione, modificando la struttura della galassia.
Fino ad ora, questo "vento da buco nero" ultraveloce era stato rilevato solo proveniente da dischi di accrescimento estremamente luminosi, che sono al limite della quantità di materia che possono assorbire. Questa volta, XMM-Newton ha rilevato un vento ultraveloce in un galassia decisamente nella media che si potrebbe dire fosse "solo uno spuntino". La scoperta è riportata in The Astrophysical Journal Letters .
"Potresti aspettarti venti molto veloci se un ventilatore fosse acceso al massimo. Nella galassia che abbiamo studiato, chiamata Markarian 817, il ventilatore era acceso a un livello di potenza inferiore, ma venivano comunque generati venti incredibilmente energetici." osserva la ricercatrice universitaria Miranda Zak (Università del Michigan), che ha svolto un ruolo centrale in questa ricerca.
"È molto raro osservare venti ultraveloci, e ancor meno comune rilevare venti che abbiano abbastanza energia da alterare il carattere della galassia che li ospita. Il fatto che Markarian 817 abbia prodotto questi venti per circa un anno, pur non trovandosi in una zona particolarmente attivo, suggerisce che i buchi neri potrebbero rimodellare le galassie che li ospitano molto più di quanto si pensasse in precedenza," aggiunge il coautore Elias Kammoun, astronomo dell'Università Roma Tre, Italia.
Raggi X bloccati dal vento
I centri galattici attivi emettono luce ad alta energia, compresi i raggi X. Markarian 817 si è distinto per i ricercatori perché era terribilmente silenzioso. Osservando la galassia utilizzando l'osservatorio Swift della NASA, Miranda racconta:"Il segnale dei raggi X era così debole che ero convinta che stavo facendo qualcosa di sbagliato."
Osservazioni di follow-up effettuate con il telescopio a raggi X più sensibile dell'ESA XMM-Newton hanno rivelato cosa stava realmente accadendo:venti ultraveloci provenienti dal disco di accrescimento si comportavano come un sudario, bloccando i raggi X emessi dalle immediate vicinanze del disco. buco nero (chiamato corona). Queste misurazioni sono state supportate da osservazioni effettuate con il telescopio NuSTAR della NASA.
Un'analisi dettagliata delle misurazioni dei raggi X ha mostrato che, lungi dall'emettere un singolo "sbuffo" di gas, il centro di Markarian 817 ha prodotto una raffica di tempesta su un'ampia area del disco di accrescimento. Il vento durò diverse centinaia di giorni e consisteva di almeno tre componenti distinte, ciascuna delle quali si muoveva a una velocità diversa da quella della luce.
Ciò risolve un enigma aperto nella nostra comprensione di come i buchi neri e le galassie che li circondano si influenzano a vicenda. Ci sono molte galassie, inclusa la Via Lattea, che sembrano avere grandi regioni attorno al loro centro in cui si formano pochissime nuove stelle. Ciò potrebbe essere spiegato dai venti del buco nero che eliminano il gas di formazione stellare, ma questo funziona solo se i venti sono abbastanza veloci, sostenuti per un tempo sufficientemente lungo e sono generati da buchi neri con livelli tipici di attività.
"Molti problemi irrisolti nello studio dei buchi neri derivano dal raggiungimento di rilevamenti attraverso lunghe osservazioni che si estendono per molte ore per catturare eventi importanti. Ciò evidenzia l'importanza primaria della missione XMM-Newton per il futuro. Nessun'altra missione può fornire lo stesso combinazione della sua elevata sensibilità e della sua capacità di effettuare osservazioni lunghe e ininterrotte," afferma Norbert Schartel, scienziato del progetto XMM-Newton dell'ESA.
Ulteriori informazioni: Miranda K. Zak et al, Fierce Feedback in an Obscured, Sub-Eddington State of the Seyfert 1.2 Markarian 817, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad1407
Informazioni sul giornale: Lettere del diario astrofisico
Fornito dal Planetario di Cipro
