Grace Sanger-Johnson, ricercatrice della Michigan State University, ha scoperto nove brillamenti di raggi X precedentemente sconosciuti provenienti da Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio centrale della Via Lattea, vagliando un decennio di dati sui raggi X.
I brillamenti di raggi X di Sagittarius A*
I ricercatori della Michigan State University hanno fatto importanti scoperte sul buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, Sagittarius A*, i loro risultati, basati sui dati del telescopio a raggi X NuSTAR della NASA, sono stati presentati al 244esimo incontro dell’American Astronomical Society.
Lo studio dei buchi neri presenta sfide uniche a causa dei loro potenti campi gravitazionali, così forti che nemmeno la luce può sfuggire. Per comprendere questi oggetti misteriosi, gli scienziati spesso esaminano, tra gli altri indicatori, gli effetti della loro gravità sulle stelle vicine e le emissioni delle nubi di gas adiacenti.
Grace Sanger-Johnson e Jack Uteg, guidati da Shuo Zhang, assistente Professore presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia, hanno trovato modi innovativi per far luce su questi enigmi cosmici utilizzando decenni di dati sui raggi X provenienti da telescopi spaziali.
Lo studio
“Il contributo di Grace e Jack è motivo di immenso orgoglio“, ha detto Zhang: “Il loro lavoro esemplifica l’impegno della MSU nella ricerca pionieristica e nella promozione della prossima generazione di astronomi. Questa ricerca è un ottimo esempio di come gli scienziati della MSU stanno svelando i segreti dell’Universo, avvicinandoci alla comprensione della natura dei buchi neri e dell’ambiente dinamico nel cuore della nostra galassia”.
Sanger-Johnson ha analizzato 10 anni di dati alla ricerca di brillamenti di raggi X provenienti da Sagittarius A*, o Sgr A*, il buco nero centrale della Via Lattea. In tal modo, come anticipato prima, ha scoperto nove bagliori che erano passati inosservati.
Questi brillamenti sono importanti esplosioni di luce ad alta energia che offrono un’opportunità unica per studiare l’ambiente circostante attorno al buco nero, una regione tipicamente invisibile a causa della sua incredibile gravità.
Sagittarius A* è il buco nero supermassiccio più vicino e meno attivo alla Terra e, pertanto, i dati di Sagittarius A* e dei suoi brillamenti rappresentano uno dei pochi modi attualmente conosciuti per studiare gli ambienti fisici di un buco nero: “Siamo seduti in prima fila per osservare questi brillamenti cosmici unici al centro della nostra galassia, la Via Lattea“, ha detto Zhang, collaboratore di Sanger-Johnson.
“Questi fenomeni illuminano l’oscurità e ci aiutano a osservare cose che normalmente non saremmo in grado di osservare. Ecco perché gli astronomi hanno bisogno di sapere quando e dove si verificano questi brillamenti, in modo da poter studiare l’ambiente del buco nero utilizzando quella luce”.
Sanger-Johnson ha meticolosamente setacciato un decennio di dati sui raggi X raccolti dal 2015 al 2024 da NuSTAR, o Nuclear Spectroscopic Telescope Array, uno dei telescopi a raggi X spaziali della NASA . Ciascuno dei nove brillamenti appena scoperti ha fornito dati preziosi per comprendere l’ambiente e le attività del buco nero.
“Speriamo che costruendo questa banca di dati sui brillamenti di Sagittarius A*, noi e altri astronomi possiamo analizzare le proprietà di questi brillamenti di raggi X e dedurre le condizioni fisiche all’interno dell’ambiente estremo del buco nero supermassiccio”, ha aggiunto Sanger-Johnson.
Mentre Sanger-Johnson si è concentrata sui brillanti bagliori di Sagittarius A*, Uteg, un ricercatore universitario presso l’MSU Honors College, ha esaminato l’attività del buco nero utilizzando una tecnica simile all’ascolto degli echi. Uteg ha analizzato quasi 20 anni di dati mirati a una gigantesca nuvola molecolare conosciuta come “il Ponte” vicino al buco nero.
“A differenza delle stelle, queste nubi di gas e polvere nello Spazio interstellare non generano i propri raggi X“, ha detto Uteg. Così, quando i telescopi a raggi X iniziarono a captare i fotoni dal Ponte, gli astronomi iniziarono a ipotizzarne la fonte.
“La luminosità che vediamo è molto probabilmente il riflesso ritardato delle passate esplosioni di raggi X provenienti da Sagittarius A*”, ha detto Uteg: “Abbiamo osservato per la prima volta un aumento della luminosità intorno al 2008. Poi, per i successivi 12 anni, i segnali dei raggi X provenienti dal Ponte hanno continuato ad aumentare fino a raggiungere il picco di luminosità nel 2020”.
Questa luce “eco” proveniente dal buco nero ha viaggiato per centinaia di anni da Sagittarius A*: alla nube molecolare, e poi ha viaggiato per altri circa 26.000 anni prima di raggiungere la Terra.
Analizzando questa eco a raggi X, Uteg ha iniziato a ricostruire una linea temporale dell’attività passata del nostro buco nero, offrendo spunti che non sarebbero possibili attraverso la sola osservazione diretta. L’analisi di Uteg ha utilizzato dati provenienti da NuSTAR e dall’X -ray Multi-Mirror dell’Agenzia spaziale europea , o XMM, l’osservatorio spaziale di Newton.
“Uno dei motivi principali per cui ci preoccupiamo che questa nuvola diventi più luminosa è che ci consente di limitare la luminosità dell’esplosione di Sagittarius A*: in passato”, ha detto Uteg.
Conclusioni
All’interno di questi calcoli, Uteg e il team della MSU hanno determinato che circa 200 anni fa, Sagittarius A*: era circa 5 ordini di grandezza più luminoso nei raggi X come lo vediamo oggi.
“Questa è la prima volta che abbiamo costruito una variabilità di 24 anni per una nube molecolare che circonda il nostro buco nero supermassiccio che ha raggiunto il suo picco di luminosità nei raggi X”, ha detto Zhang: “Ci permette di raccontare la passata attività della Sgr A* risalente a circa 200 anni fa. Il nostro gruppo di ricerca alla MSU continuerà questo “gioco di astroarcheologia” per svelare ulteriormente i misteri del centro della Via Lattea”.
Mentre gli esatti meccanismi che innescano i brillamenti di raggi X e l’esatto ciclo di vita dei buchi neri rimangono misteri, i ricercatori della MSU sono fiduciosi che le loro scoperte stimoleranno ulteriori indagini e potenzialmente rivoluzioneranno la nostra comprensione di questi oggetti enigmatici.
