3C 348 è una galassia ellittica gigante. Se la guardiamo alla luce visibile, si distingue a malapena. Tuttavia, alle lunghezze d’onda radio emette circa un miliardo di volte più energia del Sole. Quindi appare lo spettacolo nell’immagine sopra.
Come la Via Lattea e miliardi di altre galassie nel cosmo, 3C 348 ospita un buco nero centrale. Ciò equivale a 2.500 milioni di masse solari. Da lì emergono potenti ed enormi getti di plasma che si estendono per oltre un milione e mezzo di anni luce. Sono quelli che sembrano palloncini rosa nell’immagine sopra.
Questi getti, rivelati dai dati radio dell’osservatorio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), sono formati da particelle cariche accelerate a velocità vicine alla luce, originate dalle vicinanze del buco nero. Invisibili nel campo ottico, appaiono solo a determinate lunghezze d’onda, come la radio.
Il generatore dei raggi rosa nell’immagine è il buco nero di Ercole A. È l’oggetto radioemettitore più luminoso dell’omonima costellazione.
Hercules A emette quasi un miliardo di volte più energia del nostro Sole. I getti possono estendersi così lontano da far impallidire la galassia visibile da cui emergono, formando gigantesche radiogalassie, i più grandi oggetti conosciuti nell’universo.
Molti altri casi simili sono stati trovati in tutto il cielo.
Indice
La connessione tra i buchi neri e le loro galassie
In una nuova ricerca pubblicata su Nature Astronomy, hanno trovato una connessione tra la regione adiacente ai buchi neri supermassicci come Hercules A, dominata dalla parte più interna dei getti di particelle che emettono, e la loro galassia ospite. Vediamo indizi di una connessione fisica tra i due sistemi, nonostante il loro contrasto omerico in termini di dimensioni e massa.
Il nucleo della galassia è attivato
I buchi neri supermassicci sono relativamente rari, ma crediamo che tutte le galassie ne contengano almeno uno (e forse a volte due) nel loro nucleo. La nostra galassia, ad esempio, contiene al centro il buco nero supermassiccio Sagittarius A*.
A volte, il buco nero supermassiccio inizia ad attrarre gas e polvere cosmica attorno a sé grazie al suo potente campo gravitazionale, e il nucleo della sua galassia diventa attivo. Questi materiali formano un disco caldo di materia che circonda il buco nero, il cosiddetto disco di accrescimento. Il tutto è a sua volta circondato da un toro di polvere interstellare poco più distante.
Alcuni di questi nuclei galattici attivi emettono potenti getti di particelle che provengono dal disco di accrescimento, accelerati a velocità prossime a quella della luce. Hanno potuto studiare l’orientamento e la morfologia di questi getti grazie al VLBI ad alta risoluzione, un sistema di osservazione molto ingegnoso.
L’interferometria di base molto lunga (VLBI) utilizza un gran numero di antenne radio contemporaneamente, trasformandole in un gigantesco radiotelescopio delle dimensioni della Terra. È la stessa tecnica che è stata utilizzata per fotografare l’alone attorno al buco nero supermassiccio M87 o Sagittarius A*.
Getti di particelle dai buchi neri
L’origine dei getti giganteschi è nell’area adiacente al buco nero, una regione piccola (pochi anni luce). Tuttavia, si estendono immensamente, raggiungendo le dimensioni di milioni di anni luce.
L’osservazione di quest’area circostante i buchi neri è possibile solo con VLBI; Non possiamo vederlo nemmeno con i migliori telescopi ottici. L’analisi di queste regioni eccitanti ha permesso di conoscere l’orientamento dei getti di particelle emessi dai buchi neri. Una volta rilevato tale orientamento, possiamo anche sapere qual è l’orientamento del disco di accrescimento da cui provengono. È così che conosciamo le proprietà del buco nero.
Dopo averli conosciuti, li confrontiamo con le galassie che li ospitano. La differenza di grandezza tra una cosa e l’altra è così enorme che non ci aspettavamo di trovare una relazione. È come paragonare un granello di sabbia a Saturno e sperare che ci sia qualche collegamento. Ma c’è. Abbiamo trovato un indizio inquietante e sorprendente che li collega.
Galassie ospitanti per buchi neri
Una galassia è un oggetto cosmico tridimensionale, composto da milioni di stelle. Quando li osserviamo con telescopi ottici o infrarossi, l’immagine apparente, risultato della proiezione, è una spirale o un’ellisse. In ognuna di queste osservazioni possiamo tracciare il suo profilo luminoso ed estrarre il semiasse maggiore e quello minore della forma bidimensionale.
Nelle ricerche hanno osservato quale direzione prende il semiasse minore della forma bidimensionale della galassia, e lo hanno confrontato con l’orientamento dei getti emessi dai buchi neri nei nuclei attivi. Ecco qui! La galassia punta nella stessa direzione dei getti di particelle emessi dal buco nero supermassiccio al suo centro. È una coincidenza? Non lo è quasi mai.
Non dimentichiamo la disparità di dimensioni tra un buco nero (dell’ordine degli anni luce) e la galassia ospite (delle dimensioni di milioni di anni luce) per comprendere la natura sorprendente del ritrovamento.
E perché l’orientamento di entrambi coincide?
A priori, ci aspetteremmo di vedere una correlazione tra i getti e l’area adiacente al buco nero, ma non con l’intera galassia.
Galassie ellittiche
Questo risultato può dirci qualcosa di più sul processo di formazione delle galassie?
Nella ricerca hanno anche scoperto che la maggior parte dei nuclei galattici attivi con getti, osservati utilizzando VLBI, corrispondono a galassie ellittiche. Questi tipi di galassie sono molto massicce e molto luminose e mostrano poche nascite di nuove stelle. La scoperta è un indizio a favore dell’ipotesi che le galassie a spirale, formate da giovani stelle, possano fondersi e formare galassie ellittiche, e, nel processo di fusione, si attiva il nucleo galattico.
L’interpretazione fisica definitiva dei risultati è attualmente un mistero, ma non è l’unica. Recentemente, il telescopio spaziale James Webb ha scoperto quasar ultramassicci (quindi con buchi neri supermassicci) che si sono formati molto prima del tempo previsto e non è possibile spiegare come sia avvenuto.
Questo, insieme ai risultati di questa ricerca, indica che la nostra conoscenza di come le galassie si formano ed evolvono e del ruolo che i buchi neri svolgono in questo, necessiterebbe di essere aggiornata.
