I buchi neri sono al centro di quasi tutte le galassie che sono state studiate finora. Hanno una massa inimmaginabilmente grande e quindi attraggono materia, gas e persino luce. Ma possono anche emettere materia sotto forma di getti di plasma, un tipo di fascio di plasma che viene espulso dal centro della galassia con un’energia enorme. Un getto di plasma può estendersi nello spazio per diverse centinaia di migliaia di anni luce.
Quando questa intensa radiazione viene emessa, il buco nero rimane nascosto poiché i raggi di luce vicino ad esso sono fortemente piegati portando alla comparsa di un’ombra. Questo evento è stato recentemente osservato dai ricercatori con la collaborazione del telescopio Event Horizon Telescope (EHT), per l’enorme buco nero nella gigantesca galassia ellittica M87.
Nel quasar 3C279, anch’esso un buco nero, il team EHT ha scoperto un altro fenomeno: a una distanza di oltre mille volte l’ombra del buco nero, il nucleo di un getto di plasma si è improvvisamente illuminato. Non si sapeva ancora come l’energia per questo getto potesse arrivarci, come se attraversasse un camino invisibile.
Rilevata radiazione gamma estremamente tremolante
Questo quasar è stato ora osservato con il telescopio spaziale della NASA Fermi-LAT dall’astrofisico Amit Shukla, che fino al 2018 ha svolto ricerche presso la Julius-Maximilians-Universität (JMU) di Würzburg in Baviera, in Germania. Shukla ha scoperto che il nucleo del getto, che si trova nella gamma di lunghezze d’onda millimetriche, emette anche radiazioni gamma ad alta energia, ma con una luminosità estremamente tremolante. Questa luminosità può raddoppiare in pochi minuti, come riportato sulla rivista Nature Communications.
Lo schema speciale della sequenza dei cambiamenti di luminosità è caratteristico di un processo universale chiamato riconnessione magnetica, che si verifica in molti oggetti astrofisici con forti campi magnetici. L’attività solare ha anche a che fare con la dinamica dei campi magnetici e la riconnessione. Ciò è stato recentemente dimostrato osservando i “falò” nell’atmosfera solare con la missione Solar Orbiter dell’Agenzia spaziale europea ESA.
L’energia immagazzinata in modo invisibile viene improvvisamente rilasciata
Ma torniamo al quasar 3C279: “Ho visto come l’analisi dei dati ha rivelato lo speciale schema di riconnessione magnetica nella curva di luce. Mi sembrava di aver improvvisamente decifrato un geroglifico nell’alfabeto del buco nero”, ha affermato Amit Shukla.
Durante la riconnessione, l’energia inizialmente immagazzinata in modo invisibile nel campo magnetico viene improvvisamente rilasciata in numerosi “mini-jet”. In questi getti, le particelle vengono accelerate, e in seguito producono la radiazione gamma osservata. La riconnessione magnetica spiegherebbe come l’energia raggiunge il nucleo del getto dal buco nero e da dove proviene.
Energia dal buco nero rotante
Il professor Karl Mannheim, capo della cattedra di astronomia della JMU e coautore della pubblicazione, spiega: “Lo spaziotempo vicino al buco nero nel quasar 3C279 è costretto a ruotare. I campi magnetici ancorati al plasma attorno al buco nero espellono il jet che rallenta la rotazione del buco nero e converte parte della sua energia rotazionale in radiazione”.
