Fondo X da record

Cosa resta da scoprire nella radiazione di fondo in banda X? La risposta in un recente lavoro pubblicato da un gruppo di astronomi italiani su Astronomy & Astrophysics.

La scoperta del “fondo X” è vecchia quanto l’astronomia X stessa. Nel 1962, Riccardo Giacconi e collaboratori, con un celeberrimo esperimento, avevano rivelato la prima sorgente astrofisica di raggi X extra-solare, sovrapposta ad un segnale diffuso ed apparentemente proveniente da ogni direzione del cielo. 40 anni più tardi, quando il Prof. Giacconi è stato insignito del Premio Nobel per la Fisica, era divenuto chiaro che il fondo X è prodotto dalla sovrapposizione di tante sorgenti deboli e lontane, in massima parte nuclei galattici attivi, cioè buchi neri enormi (da milioni fino a miliardi di masse solari) al centro di galassie che inghiottono  il gas circostante e producono radiazione in banda X.

Come il cannocchiale aveva permesso a Galileo di capire che la Via Lattea è composta da tantissime stelle, così lo sviluppo di telescopi in grado di produrre immagini del cielo X sempre più nitide è stato fondamentale per studiare il fondo X.  L’osservatorio spaziale Chandra della NASA, dotato di ottiche ad altissima risoluzione, nei cosiddetti “deep fields” (osservazioni molto profonde di piccole porzioni di cielo) ha permesso di rivelare le sorgenti X con i flussi più bassi mai raggiunti. Gli astronomi si sono chiesti per anni se tutto il fondo X fosse stato “risolto” in tali osservazioni, o se rimanesse una ulteriore componente, legata a sorgenti ancora più deboli. Tuttavia non è stato possibile trarre conclusioni certe: sottratte tutte le sorgenti rivelate, il segnale residuo nei rivelatori di Chandra era completamente dominato dal rumore di fondo strumentale.

Il gruppo guidato da Alberto Moretti** (INAF – Osservatorio Astronomico di Brera) è riuscito a dare una risposta sfruttando il telescopio XRT a bordo della missione Swift. Pur avendo una risoluzione angolare inferiore a Chandra, XRT ha il vantaggio di avere un  fondo strumentale molto basso e caratterizzato con grande accuratezza. Quale è stata l’idea? In parole molto semplici, la ricetta è stata di osservare a lungo con XRT un “deep field” già osservato da Chandra, sottrarre il segnale che (grazie a Chandra) è possibile attribuire a sorgenti discrete, sottrarre poi il ben noto fondo strumentale di XRT, e vedere finalmente cosa resta.

Moretti e collaboratori hanno così accertato che esiste davvero una componente di fondo X ancora non risolta, e sono riusciti a studiarne  la forma spettrale, che risulta essere molto più dura rispetto a quella del fondo X nel suo insieme.

La misura permetterà di capire meglio quali sono le popolazioni di sorgenti che producono il fondo X. Il problema è di estremo interesse perchè è strettamente legato alla storia dell’attività su scala cosmologica dei buchi neri supermassicci al centro delle galassie. Gli autori propongono già alcune possibili implicazioni del loro lavoro, e possiamo prevedere che molte altre seguiranno: una prima interpretazione, al tempo stesso verosimile e suggestiva, è che il fondo residuo sia prodotto da nuclei galattici attivi molto lontani, la cui emissione in banda X sia fortemente oscurata da gas e polveri circostanti, cioè da una popolazione di buchi neri estremamente difficili da osservare. Il risultato permette inoltre  di porre dei limiti molto stringenti all’attività dei buchi neri nell’universo primordiale, come discusso in una lettera pubblicata dagli stessi autori su A&A.

Quel che è certo, è che sarà molto difficile migliorare ulteriormente la qualità della misura con gli strumenti attualmente a disposizione.

* INAF-IASF Milano

** A. Moretti¹, Paolo Tozzi², Ruben. Salvaterra³, Paola  Severgnini¹,  Shaji  Vattakunnel^2,Dino  Fugazza¹, Francesco Haardt^4,5 e Roberto  Gilli⁶

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