Galassie non convenzionali a doppio buco nero

Gli astronomi sanno che la gran parte delle galassie conosciute ospitano nel proprio nucleo un buco nero super massiccio. Un team internazionale di astronomi con la collaborazione di uno scienziato della Clemson University hanno avviato una collaborazione per identificare le emissioni periodiche di raggi gamma da 11 galassie attive, aprendo la strada a futuri studi sulle galassie non convenzionali che potrebbero ospitare nei loro nuclei due buchi neri super massicci. Il team ha pubblicato i risultati della ricerca su The Astrophysical Journal il 19 giugno 2020. Il documento si intitola: “Ricerca sistematica della periodicità dei raggi gamma nei nuclei galattici attivi rilevati dal Fermi Large Area Telescope“.
Come ha spiegato Pablo Peñil, autore principale dello studio, studente di dottorato di ricerca presso l’Università Complutense di Madrid in Spagna: “In generale, i buchi neri super massicci sono caratterizzati da masse di oltre un milione di masse solari. Alcuni di questi buchi neri super massicci, noti come nuclei galattici attivi (AGN) accelerano le particelle a velocità prossime a quella della luce in raggi collimati chiamati getti. L’emissione da questi getti viene rilevata in tutto lo spettro elettromagnetico, ma la maggior parte della loro energia viene rilasciata sotto forma di raggi gamma“.
I raggi gamma, che sono la forma più estrema di radiazione, vengono rilevati dal Fermi Large Area Telescope Gamma-ray della NASA. I nuclei galattici attivi (AGN) sono caratterizzati da brusche e imprevedibili variazioni di luminosità.
“Identificare schemi regolari nella emissione di raggi gamma è come guardare il mare in tempesta e cercare la minuscola serie regolare di onde causate, per esempio, dal passaggio di una piccola barca. Diventa molto impegnativo”, ha spiegato Peñil.
Il team ha compiuto il primo difficile passo nell’identificare un gran numero di galassie che emettono periodicamente nel corso degli anni e sta cercando di affrontare la questione di ciò che sta producendo quel tipo di emissioni in questi AGN. Molte delle potenziali spiegazioni sono affascinanti.
Secondo il co-autore Marco Ajello, professore associato presso il dipartimento di fisica del College of Science e astronomia alla Clemson University: “Il prossimo passo sarà la preparazione di campagne di osservazione con altri telescopi per seguire da vicino queste galassie e sperare di svelare i motivi alla base di queste avvincenti osservazioni. Abbiamo in mente alcune possibilità, dagli effetti del faro prodotti dai getti alle modulazioni nel flusso della materia al buco nero, ma una soluzione molto interessante sarebbe che la periodicità è prodotta da una coppia di buchi neri super massicci che ruotano l’uno attorno all’altro Comprendere la relazione di questi buchi neri con il loro ambiente sarà essenziale per un quadro completo della formazione della galassia“.
Grazie a un decennio di osservazioni del Fermi-LAT, il team è stato in grado di identificare la ripetizione dei segnali dei raggi gamma su cicli che in media si ripetono ogni due anni circa.
Secondo il co-autore Alberto Domínguez, Ph.D. di Peñil. supervisore a Madrid e anche ex ricercatore post-dottorato nel gruppo di Ajello a Clemson: “Il nostro studio rappresenta il lavoro più completo fino ad oggi sulla ricerca della periodicità nei raggi gamma, uno studio che sarà determinante nel ricavare intuizioni sull’origine di questo comportamento peculiare. Abbiamo utilizzato nove anni di osservazioni LAT all-sky. Tra le oltre duemila AGN analizzate, solo una dozzina si distingue per questa affascinante emissione ciclica“.
L’ampliamento del campione limitato di galassie che emettono segnali periodici costituisce un importante passo in avanti per comprenderne i processi fisici al loro interno.
Secondo l’altra coautrice Sara Buson, professore all’Università di Würzburg in Germania: “In precedenza solo due nuclei attivi erano noti per mostrare cambiamenti periodici nella loro luminosità dei raggi gamma. Grazie al nostro studio, possiamo affermare con sicurezza che questo comportamento è presente in altre 11 fonti. Inoltre, il nostro studio ha trovato 13 altre galassie con accenni di emissione ciclica. Ma per confermarlo, dobbiamo aspettare che Fermi-LAT raccolga ancora più dati“.
Fonte: Phys.org