Rappresentazione artistica di una galassia attiva dove l’accrescimento del un buco nero supermassiccio centrale origina getti di particelle in direzioni opposte. Crediti: ESA/NASA/AVO/Paolo Padovani
Un folto gruppo internazionale di astrofisici, guidati dagli italiani Filippo D’Ammando dell’Università di Bologna e Monica Orienti dell’INAF-Istituto di Radioastronomia, ha studiato gli sbalzi d’umore di PMNJ0948 + 0022, una galassia di Seyfert che potrebbe risultare l’antesignana di una nuova tipologia di galassie attive. Lo studio, compiuto con diversi telescopi spaziali e terrestri operanti in un ampio spettro di frequenze, sta per essere pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
«Il motivo per cui siamo andati a studiare proprio questa sorgente risiede nel fatto che è una delle primissime Seyfert che sono state viste emettere anche nei raggi gamma, cosa che ha rappresentato una grande sorpresa», spiega D’Ammando a Media INAF.
Le galassie di Seyfert (dal nome dall’astrofisico Carl Keenan Seyfert che le scoprì nel 1943) sono simili a normali galassie a spirale, come la Via Lattea, salvo che presentano dei nuclei straordinariamente sviluppati e brillanti, a volte luminosi come 100 miliardi di Soli. Si tratta dunque di galassie attive (o AGN, active galactic nuclei) le cui potenti emissioni sono generate da un motore centrale, costituito da un buco nero supermassiccio che attrae in un gorgo attorno a sé enormi quantità di materia circostante. Da un certo numero di questi nuclei galattici attivi vengono proiettati getti estremamente potenti di plasma e radiazioni, rilevati principalmente nelle frequenze radio ma osservabili in tutto lo spettro elettromagnetico. Nei rari casi in cui una galassia attiva è vista di fronte, e l’asse del getto è strettamente allineato con la nostra linea di vista, effetti relativistici rendono la radiazione del getto eccezionalmente intensa, fino alle altissime energie dei raggi X e gamma.
L’emissione in raggi gamma rilevata da Fermi nel 2008 nella galassia di tipo narrow-line Seyfert 1 PMN J0948+0022 (al centro) mostra che il buco nero centrale origina un flusso di particelle ad altissima velocità. Crediti: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration
Eventualità che non ci si aspettava per una galassia di Seyfert, fino a quando nel 2008 il satellite Fermi rilevò un’emissione di raggi gamma ad alta energia provenire da PMNJ0948 + 0022, un tipo di galassia di Seyfert brillante nelle frequenze radio. Da allora sono stati trovati altri quattro esempi di queste singolari galassie, la cui peculiare attività suggerisce la presenza di un getto relativistico, sempre alimentato da un buco nero centrale supermassiccio.
Il team guidato da D’Ammando e Orienti ha tenuto d’occhio PMNJ0948 + 0022 con diversi telescopi spaziali e terrestri operanti in un ampio spettro di frequenze, compresi i quattro riflettori Cherenkov che costituiscono il VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System), uno strumento sensibile ai raggi gamma ad alta energia in una banda tra i 100 GeV e i 10 TeV, collocato in Arizona.
Verso la fine d’anno del 2012, la sorgente ha finalmente prodotto una nuova fiammata, rilevata da Fermi nei raggi gamma e – quasi simultaneamente – in ottico, ultravioletto e raggi X dagli altri telescopi, raggiungendo un flusso record per questa sorgente. «Questo ci ha permesso di avere informazioni a diverse bande energetiche per cercare di spiegare i meccanismi di emissione di questa sorgente», spiega ancora D’Ammando.
Combinando i vari risultati, il team di ricerca è stato in grado di modellare l’emissione come derivante da particelle cariche in movimento quasi alla velocità della luce (solo un decimilionesimo in meno) prodotte in presenza di campi magnetici circa quattro volte più forte di quello terrestre, nelle vicinanze di un buco nero di stazza attorno ai 150 milioni di masse solari. Ulteriori osservazioni sono ora necessarie per confermare se questa galassia rappresenti o meno una nuova classe di oggetti. “Cercare di raccogliere maggiori informazioni è fondamentale per capire cosa permetta a queste sorgenti di avere dei getti così potenti da emettere fino ai raggi gamma”, conclude D’Ammando.
Per saperne di più:
- Il preprint dell’articolo “The most powerful flaring activity from the NLSy1 PMN J0948+0022” di F. D’Ammando et al., pubblicato su MNRAS.
Guarda l’intervista a Filippo D’Ammando curata da Marco Malaspina, Media INAF: