Il buco nero supermassiccio nel nucleo della galassia ellittica gigante M87 spara un getto di plasma luminoso e fiammeggiante che sfreccia nello Spazio a una velocità prossima a quella della luce.
Il getto di un buco nero sfreccia a una velocità prossima a quella della luce
Gli astronomi dell’Hubble hanno scoperto che sembra pericoloso anche solo avvicinarsi al getto di plasma energetico del buco nero. Le stelle sembrano esplodere più frequentemente nelle vicinanze della traiettoria lunga 3.000 anni luce del getto.
Le stelle, chiamate novae, eruttano in sistemi stellari doppi in cui una stella normale, gonfia e invecchiata, riversa idrogeno su una stella compagna nana bianca esaurita. Mentre l’idrogeno si accumula sulla superficie della nana, raggiunge un punto di svolta in cui esplode come una bomba all’idrogeno.
Le novae esplodono frequentemente in tutta la galassia gigante di 1 trilione di stelle, ma quelle vicine al getto sembrano esplodere più frequentemente.
Lo studio
Gli astronomi hanno ipotizzato che qualcosa nel getto del buco nero stia potenziando il processo di rifornimento e il tasso di esplosioni, o stia dando vita a nuove novae binarie nelle sue vicinanze. Ma una volta che gli astronomi hanno “elaborato i numeri”, entrambe le ipotesi sono fallite. Quindi, resta un mistero il motivo per cui i getti di buchi neri potenziano il tasso di eruzioni di nova.
In un’interessante scoperta, gli astronomi che utilizzano il telescopio spaziale Hubble della NASA hanno scoperto che il getto simile a una fiamma ossidrica proveniente da un buco nero supermassiccio al centro di un’enorme galassia sembra causare l’eruzione di stelle lungo la sua traiettoria. Le stelle, chiamate novae, non sono intrappolate all’interno del getto, ma apparentemente in una pericolosa zona nelle vicinanze.
La scoperta sta sconcertando i ricercatori in cerca di una spiegazione: “Non sappiamo cosa stia succedendo, ma è solo una scoperta molto interessante“, ha affermato Alec Lessing della Stanford University, autore principale dello studio The Astrophysical Journal: “Questo significa che manca qualcosa nella nostra comprensione di come i getti dei buchi neri interagiscono con l’ambiente circostante”.
Una nova erutta in un sistema stellare doppio in cui una stella normale, gonfia e invecchiata, riversa idrogeno su una stella compagna nana bianca esaurita. Quando la nana ha accumulato uno strato superficiale di idrogeno profondo un miglio, quello strato esplode come una gigantesca bomba nucleare. La nana bianca non viene distrutta dall’eruzione della nova, che espelle il suo strato superficiale e poi torna a sottrarre carburante alla sua compagna, e il ciclo di esplosione della nova ricomincia.
Hubble ha trovato il doppio delle novae che si sono spente vicino al getto del buco nero rispetto ad altre parti della galassia gigante durante il periodo di tempo esaminato. Il getto viene lanciato da un buco nero centrale da 6,5 miliardi di masse solari circondato da un disco di materia vorticosa.
Il buco nero, ingorgato di materia in caduta, lancia un getto di plasma del buco nero lungo 3.000 anni luce che sfreccia nello Spazio a una velocità prossima a quella della luce. Tutto quello che viene catturato dal raggio energetico verrebbe bruciato, ma trovarsi vicino al suo deflusso è apparentemente anche rischioso, secondo le nuove scoperte di Hubble.
La scoperta di un numero doppio di novae vicino al getto del buco nero implica che ci siano il doppio dei sistemi stellari doppi che formano novae vicino al getto o che questi sistemi eruttano il doppio della frequenza rispetto a sistemi simili in altre parti della galassia.
“C’è qualcosa che il getto sta facendo ai sistemi stellari che vagano nei dintorni. Forse il getto in qualche modo spazza via l’idrogeno combustibile sulle nane bianche, facendole eruttare più frequentemente“, ha detto Lessing: “Ma non è chiaro se si tratti di una spinta fisica. Potrebbe essere l’effetto della pressione della luce che emana dal getto. Quando si rilascia idrogeno più velocemente, si ottengono eruzioni più rapide“.
Qualcosa potrebbe raddoppiare la velocità di trasferimento di massa sulle nane bianche vicino al getto. Un’altra idea presa in considerazione dai ricercatori è che il getto stia riscaldando la stella compagna della nana, facendola traboccare ulteriormente e scaricando più idrogeno sulla nana. Gli studiosi hanno calcolato che questo riscaldamento non è abbastanza grande da avere questo effetto.
“Non siamo i primi ad affermare che sembra che ci sia più attività in corso attorno al getto M87“, ha affermato il co-investigatore Michael Shara dell’American Museum of Natural History di New York City: “Ma Hubble ha mostrato questa attività potenziata con molti più esempi e significatività statistica di quanto avessimo mai fatto prima”.
Poco dopo il lancio di Hubble nel 1990, gli astronomi hanno utilizzato la sua prima generazione di Faint Object Camera (FOC) per scrutare il centro di M87, dove si nasconde il buco nero. Hanno notato che stavano accadendo cose insolite attorno al buco nero.
Quasi ogni volta che Hubble guardava, gli astronomi vedevano “eventi transitori” bluastri che potevano essere la prova di novae che spuntavano come i flash delle fotocamere dei paparazzi nelle vicinanze. Ma la visuale della FOC era così ristretta che gli astronomi di Hubble non potevano distogliere lo sguardo dal getto per confrontarlo con la regione vicina al getto. Per oltre due decenni, i risultati sono rimasti misteriosamente allettanti.
Sono state raccolte prove convincenti dell’influenza del getto sulle stelle della galassia ospite in un intervallo di nove mesi di osservazione di Hubble con nuove fotocamere a visione più ampia per contare le novae in eruzione. Questa è stata una sfida per il programma di osservazione del telescopio perché richiedeva di rivisitare M87 esattamente ogni cinque giorni per un’altra istantanea. Sommando tutte le immagini di M87 si sono ottenute le immagini più profonde di M87 mai scattate.
Hubble ha trovato 94 novae nel terzo di M87 che la sua fotocamera può comprendere: “Il getto non era l’unica cosa che stavamo osservando: stavamo osservando l’intera galassia interna. Una volta tracciate tutte le novae note in cima a M87, non avevi bisogno di statistiche per convincerti che c’è un eccesso di novae lungo il getto”.
“Questa non è scienza missilistica. Abbiamo fatto la scoperta semplicemente osservando le immagini. E sebbene fossimo davvero sorpresi, le nostre analisi statistiche dei dati hanno confermato ciò che avevamo chiaramente visto”, ha affermato Shara.
Conclusioni
Questo risultato è dovuto interamente alle capacità uniche di Hubble. Le immagini dei telescopi terrestri non hanno la chiarezza necessaria per vedere le novae nelle profondità di M87. Non possono risolvere stelle o eruzioni stellari vicine al nucleo della galassia perché i dintorni del buco nero sono troppo luminosi. Solo Hubble può rilevare le novae sullo sfondo luminoso di M87.
Le novae sono incredibilmente comuni nell’Universo. Ogni giorno, da qualche parte in M87, erutta una nova. Ma poiché ci sono almeno 100 miliardi di galassie in tutto l’Universo visibile, circa 1 milione di novae eruttano ogni secondo.
