Gli astronomi hanno scoperto che, invece di fluire in modo fluido, i getti sono pieni di dense nubi di gas che sembrano collidere e fondersi mentre vengono lanciati verso l’esterno quasi alla velocità della luce. Le collisioni stanno facendo sì che i punti caldi diventino temporaneamente luminosi mentre le onde d’urto si muovono attraverso di essi, per poi recedere quando le onde d’urto si dissipano.
"Sappiamo da tempo che i getti non sono lisci e uniformi, ma queste nuove osservazioni ci permettono finalmente di vedere cosa sta realmente accadendo all'interno di questi getti", ha detto Nathan Smith dell'Università della California, Berkeley, autore principale dello studio. un articolo accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal.
La scoperta suggerisce che lo sfarfallio dei punti caldi potrebbe offrire un nuovo modo di analizzare questi getti, chiamati getti relativistici, che sono comuni nell’universo e si pensa contengano alcune delle particelle più energetiche conosciute.
I getti sono uno dei fenomeni più potenti dell'universo. Sono costituiti da stretti fasci di particelle, principalmente elettroni e protoni, che vengono espulsi dai buchi neri e dalle stelle di neutroni a velocità prossime a quella della luce. Non è ancora chiaro come i getti riescano ad accelerare le particelle in modo così efficiente.
Le osservazioni si sono concentrate sulla regione centrale della radiogalassia M87, situata a circa 54 milioni di anni luce di distanza nella costellazione della Vergine. Al suo centro c'è un buco nero supermassiccio con una massa circa 3 miliardi di volte quella del nostro Sole.
Il team di Smith ha utilizzato lo strumento STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) di Hubble per ottenere immagini a lunga esposizione del getto interno per molti mesi. Hanno quindi creato filmati combinando una serie di 22 immagini a breve esposizione scattate in 20 minuti. I filmati rivelano che i nodi di emissione più luminosi cambiano continuamente, mentre alcuni restano fissi.
"Per la prima volta possiamo osservare direttamente il materiale che si scontra all'interno di un jet", ha detto Smith. "Prima, la cosa migliore che potevamo fare era studiare le conseguenze di questi eventi. Ora possiamo vedere le interazioni in tempo reale."
Una possibilità sollevata dai risultati è che i nodi nel getto possano far parte di un effetto naturale di “focalizzazione”. Mentre i getti escono dal buco nero, trascinano gas ambientale dall’ambiente circostante, cosa che li rallenta. Il materiale più lento crea una sorta di "collare focalizzante" attorno al getto che lo fa pizzicare, permettendo ai nodi di scontrarsi e fondersi più facilmente.
Le osservazioni mostrano che i grumi di materiale sembrano “surfare” lungo le onde d’urto che si muovono lungo il getto a oltre il 99,5% della velocità della luce. Gli astronomi hanno stimato che le dimensioni degli ammassi siano circa 1.000 volte la dimensione del nostro sistema solare.
"Questi grumi potrebbero essere analoghi agli ingorghi che sperimentiamo in autostrada, dove le auto rallentano e si ammucchiano dietro un collo di bottiglia", ha detto Smith. "Al posto delle automobili, questi grumi di materiale vengono rallentati dalla collisione con il gas ambientale."
Gli scienziati hanno scoperto che la luminosità di alcuni punti caldi è rimasta costante per tutta la durata delle osservazioni. Ritengono che questi punti possano essere causati da onde d’urto stazionarie, simili all’onda d’urto di prua davanti a una nave che si muove nell’acqua, piuttosto che dalle onde d’urto in movimento create dai grumi.
I filmati rivelano anche che la velocità con cui si muovono i grumi diminuisce mentre viaggiano lungo il getto. Questa è la prima volta che gli astronomi sono riusciti a osservare direttamente questa decelerazione all'interno di un getto.
Le osservazioni consentiranno agli scienziati di perfezionare i modelli della fisica dei getti e di sviluppare una migliore comprensione di come le galassie siano in grado di convertire l'energia gravitazionale dei buchi neri nell'enorme energia trasportata dai getti.
