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buchi neri

I buchi neri che conoscevamo come prodotto della teoria della relatività generale di Einstein, alla luce delle recenti scoperte dei telescopi spaziali e di vari osservatori terrestri, tra i quali lo IAC (Istituto Astronomico delle Canarie), ci forniscono nuove informazioni per migliorare i loro modelli per farli rientrare in un schema cosmologico coerente con quanto finora osservato.

Le news

Buchi neri, la notizia pubblicata il 15 gennaio 2024 (ore 10:41): un team scientifico internazionale, guidato dall’Osservatorio Universitario di Monaco e dall’Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC), ottiene una visualizzazione diretta del processo di alimentazione del buco nero centrale della galassia di Andromeda. Lo studio rivela l’esistenza di lunghe strutture filamentose di polvere e gas che si estendono a spirale dall’esterno del buco nero fino al suo centro. I risultati, pubblicati su The Astrophysical Journal, sono stati ottenuti grazie alle immagini dei telescopi spaziali Hubble e Spitzer.

La lunga strada per alimentare il buco nero di Andromeda: da 6.500 anni luce al suo ingresso. L’immagine mostra la maestosità della galassia di Andromeda con i suoi numerosi bracci di spirale, gremiti di milioni di stelle. Al centro dell’intero sistema c’è il buco nero (piccolo riquadro nell’immagine). Di seguito è riportato un ingrandimento di questa casella. In esso puoi vedere linee lunghe e strette che vanno verso il centro. Si tratta di filamenti di polvere e gas che vengono trascinati verso il buco nero. Uno sguardo più attento alla regione (immagine a destra) mostra i filamenti orientati precisamente verso la posizione del buco nero. Credito: telescopio spaziale Spitzer

La galassia di Andromeda, visibile ad occhio nudo, è una delle più vicine alla Via Lattea. Al suo centro ospita un buco nero supermassiccio, con oltre 100 milioni di masse pari a quelle del nostro Sole. Tuttavia, questo buco nero, così come quello al centro della nostra galassia, chiamato Sagittarius A*, sono i meno attivi conosciuti, poiché emettono poche radiazioni. 

Attività di un buco nero

L’attività di un buco nero dipende dal modo in cui viene alimentato, cioè da come la materia in arrivo si avvicina al suo centro. Nel caso della Via Lattea, è difficile seguire questa attività a causa della nostra posizione vicina al piano della galassia, dove l’oscuramento delle polveri è molto elevato e densamente popolato di stelle. Lo stesso non accade in Andromeda, dove è possibile osservare il suo buco nero centrale con meno ostacoli.

Ora, utilizzando osservazioni combinate del telescopio spaziale Hubble e del telescopio spaziale Spitzer , un team scientifico guidato dal gruppo di astrofisica computazionale dell’Osservatorio universitario di  Monaco (USM) e dall’Istituto di astrofisica delle Isole Canarie (IAC) è stato in grado di studiare come viene attentamente alimentata la parte centrale del buco nero della galassia di Andromeda. 

I buchi neri sono divoratori avidi di cibo e tuttavia delicati”, spiega Christian Alig , ricercatore dell’USM e primo autore dell’articolo, se nutriti lentamente e progressivamente, non lasciano tracce del cibo; tuttavia, quando l’alimentazione è forzata ed eccessiva, la loro reazione è violenta ed aggressiva”.

Filamenti di materia e traiettorie a spirale

Grazie ai due potenti telescopi spaziali, l’equipe ha scoperto che il buco nero centrale della galassia di Andromeda è alimentato attraverso lunghi filamenti di polvere e gas situati lontano dal nucleo della galassia. “Questi filamenti si muovono progressivamente a spirale nel buco nero, in modo simile a come l’acqua scorre in una dolina”, spiega Almudena Prieto Escudero, ricercatrice IAC e coautrice dello studio.

Con potenti computer è stato possibile simulare il viaggio e il luogo in cui questo materiale si trova nel tempo e nello spazio. L’immagine mostra istantanee del viaggio nel tempo (indicato nei pannelli superiori in unità di milioni di anni), aumentando da sinistra a destra. La rete di percorsi, o filamenti (tracce colorate in ciascuna immagine), sembra diventare più complicata man mano che si avvicinano al centro della galassia. Tuttavia il movimento è ordinato e progressivo, con i filamenti che si muovono lentamente a spirale verso il buco nero. Il viaggio dura più di 100 milioni di anni.

Mentre Hubble è in grado di vedere l’oscuramento dei filamenti prodotti dalla polvere nella luce visibile, il telescopio Spitzer distingue gli stessi filamenti di polvere, ma nella gamma degli infrarossi. In questo modo, l’osservazione congiunta con entrambi i telescopi è stata in grado di rivelare una visione completa del processo di accrescimento della materia attorno al buco nero. A causa della vicinanza della galassia di Andromeda, le osservazioni di Spitzer del suo nucleo sono le più dettagliate finora ottenute con questo telescopio e hanno un livello di precisione paragonabile a quello ottenuto dal telescopio Hubble.

Il progetto PARSEC

Questo studio fa parte del progetto PARSEC che mira a indagare, a più lunghezze d’onda, il nucleo delle galassie più vicine e i processi di accrescimento dei buchi neri. Guidato dalla IAC, il progetto è composto da quasi 50 membri provenienti da istituzioni di un gran numero di paesi.

Estratto e rielaborazione dell’articolo diC. Alig, A. Prieto et altri. “La modalità di accrescimento nei buchi neri supermassicci sub-Eddington: entrare nei Parsec centrali di Andromeda.” 2023 ApJ 953 109.  DOI: 10.3847/1538-4357/ace2c3

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