La Big Babol del buco nero

 

La Big Babol del buco nero

Un buco nero supermassivo forma

un’enorme bolla di plasma che avvolge la galassia M87

 

Come specie simbiotiche, una galassia e il buco nero supermassivo al suo centro hanno vite intimamente collegate: la galassia nutre il buco nero fornendogli gas da inghiottire, in cambio il buco nero restituisce alla galassia energia mediante getti relativistici di particelle.

 

Alcuni buchi neri si trovano in una fase di accrescimento. Durante questo processo però, parte della materia che è in procinto di precipitare al loro interno, viene invece proiettata a grandi distanze con velocità prossime a quella della luce. Questi getti di materia sono altamente collimati e quando rallentano formano una bolla estesa e tenue di plasma ad alta 

temperatura, invisibile ai telescopi ottici, ma estremamente luminosa quando osservata alle basse frequenze per cui LOFAR è stato pensato.

Utilizzando questo radio-telescopio di nuova concezione, un team internazionale di astronomi ha ottenuto una delle migliori immagini mai realizzate dell’emissione su larga scala prodotta da un buco nero supermassivo a frequenze comprese tra 20 e 160 MHz. L’immagine mostra un’enorme bolla di plasma le cui dimensioni superano quelle della galassia al cui centro si trova il buco nero stesso. “Questo risultato è estremamente importante”, dice Francesco de Gasperin, primo autore dello studio, “in quanto mostra le enormi potenzialità di LOFAR e nel contempo ci fornisce la prova inoppugnabile dell’interazione tra il buco nero supermassivo e la galassia ospitante”.

Quest’immagine è stata realizzata durante la fase di test di LOFAR. Gli scienziati hanno osservato la grande galassia ellittica M87, al centro  di un ammasso di galassie nella costellazione della Vergine. Questa galassia, un vero gigante, ben 2000 volte più grande della nostra Via Lattea, ospita nel suo nucleo un buco nero tra i più massivi mai scoperti, con una massa di circa 6 miliardi di volte quella del nostro Sole. Questo buco nero inghiotte continuamente materia, al ritmo di una massa pari a quella dell’intero pianeta Terra ogni pochi minuti, e ne converte una parte in radiazione a una parte in potenti getti, i quali sono infine responsabili dell’emissione radio osservata da LOFAR.

“È  la prima volta che un’immagine di tale qualità viene realizzata a frequenze così basse”, aggiunge il Prof. Heino Falcke, presidente dell’International LOFAR Telescope e co-autore del lavoro, “non ci aspettavamo di ottenere risultati di questo livello in così poco tempo”.

Le informazioni contenute nello spettro radio osservato da LOFAR forniscono indicazioni sulla storia della sorgente. I ricercatori hanno scoperto che la bolla di plasma è relativamente giovane, con i suoi 40 milioni di anni (un istante se paragonato ai tempi-scala cosmici). Inoltre non è stata rilevata traccia di emissione estesa oltre i netti confini della bolla, che si configura così, non come un eco di un passato ciclo di attività del buco nero, ma come ancora viva ed ancora irrorata di nuove particelle. “Un altro aspetto estremamente interessante”, dice Andrea Merloni del Max Planck Institute di Fisica Extraterreste e relatore di dottorato di de Gasperin, “è che grazie a questi risultati siamo stati in grado di trarre conclusioni anche sui processi violenti tramite i quali la materia viene convertita in energia nei pressi del buco nero. In questo caso specifico, per esempio, il buco nero sembra essere molto più efficiente nell’accelerare getti piuttosto che nel produrre radiazione elettromagnetica”.

 

Note:

LOFAR è uno strumento rivoluzionario in grado di osservare onde radio con lunghezze d’onda fino a 30 metri. Queste onde sono prodotte normalmente sulla terra in diverse attività umane, come trasmissioni radio, segnali radar o comunicazioni satellitari. Le stesse onde sono però generate anche nello spazio profondo da oggetti come buchi neri in fase di accrescimento, stelle di neutroni rotanti (o pulsar) e supernovae. Per captare queste onde LOFAR sfrutta migliaia di antenne sparse per tutta Europa, e ne combina i segnali mediante un supercomputer situato in Olanda. Oltre 100 Gigabit di dati vengono prodotti da questa costellazione di antenne ogni secondo e, una volta analizzati in tempo reale, consentono di ottenere le immagini più dettagliate mai ottenute a queste frequenze.

L’autore: Francesco de Gasperin ha completato questo studio come parte del suo progetto di dottorato al Max Planck Institute di Astrofisica e all’Excellence Cluster Universe (Monaco di Baviera). De Gasperin è ora ricercatore associato all’Università di Amburgo.

La partecipazione INAF: il lavoro, pubblicato su Astronomy & Astrophysics, annovera la collaborazione di un team internazionale di ricercatori impegnati nel progetto LOFAR tra cui i due astronomi INAF Matteo Murgia (Osservatorio Astronomico di Cagliari) e Gianfranco Brunetti (Istituto di Radioastronomia di Bologna).

Caption dell’immagine: Questa immagine a falsi colori mostra la galassia M87. L’emissione ottica (SDSS) è mostrata in azzurro e bianco, mentre quella radio (LOFAR) in arancione e giallo. Al centro dell’emissione radio è presente una zona ad elevata brillanza, dovuta alla presenza del getto di particelle generato dal buco nero supermassivo.

INAF