Il grafico mostra i dati di Fermi LAT da agosto 2008 al luglio 2015 per raggi gamma con energie superiori a 100 milioni di elettronvolt (MeV). Per confronto, la luce visibile è compresa tra 2 e 3 elettronvolt.
Solo qualche giorno fa lo strumento LAT a bordo dell’osservatorio spaziale FERMI osservava per la prima volta una pulsar extragalattica nella Grande Nube di Magellano.Il potente telescopio della NASA, che si avvale della collaborazione di ASI, INAF e INFN, non ha però distolto il suo occhio sulle variazioni periodiche nella luminosità di una galassia attiva denominata PG 1553+113, le cui emissioni sono alimentate da un buco nero supermassiccio situato al suo centro. Se confermata, la ricerca, coordinata da Antonio Stamerra dell’INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino e dell’ASI Science Data Center, indicherebbe l’esistenza di un ciclo pluriennale di emissioni di raggi gamma, un fenomeno mai osservato prima in nessuna galassia che potrebbe fornire nuovi input sui processi fisici che avvengono in prossimità di un buco nero. PG 1553+13 si trova a 5 miliardi di anni luce dalla Terra, nella direzione della costellazione del Serpente.
«Analizzando i dati raccolti dal Large Area Telescope (LAT) di Fermi, abbiamo raccolto le prove di una variazione biennale dei raggi gamma da PG 1553+113 – ha commentato Stefano Ciprini ricercatore INFN e coordinatore del team di Fermi dell’ASI Science Data Center – il segnale è debole ed è stato osservato su meno di quattro cicli, quindi per quanto affascinante, questa scoperta richiede ulteriori osservazioni».
I buchi neri con masse pari a milioni di volte quella del nostro Sole sono nel cuore di molte galassie massicce come la Via Lattea. In circa l’un percento di queste galassie, dette appunto attive, il buco nero emette radiazioni miliardi di volte più energetiche di quelle di cui è responsabile il Sole: si tratta di emissioni dalla durata imprevedibile da pochi minuti fino ad arrivare ad anni.
Più di metà delle sorgenti di raggi gamma individuate dallo strumento LAT sono galassie attive chiamate blazar ovvero delle sorgenti altamente energetiche, associate a un buco nero supermassiccio che si trova al centro della sua galassia madre. Quando la materia viene risucchiata dal buco nero supermassiccio centrale, alcune delle particelle subatomiche vengono espulse a una velocità di poco inferiore a quella della luce lungo due getti diametralmente opposti. Quando uno di questi getti si trova in direzione della Terra, il blazar diventa straordinariamente luminoso.
«Sostanzialmente stiamo guardando il centro del getto – ha aggiunto Sara Cutini dell’ASDC per INFN – quindi studiare la sua variazione di luminosità rappresenta lo strumento principale per comprenderne la struttura e indagare l’ambiente vicino al buco nero».
I ricercatori hanno ipotizzato una serie di scenari per interpretare l’origine della periodicità delle emissioni. Il più interessante comporta la presenza di un secondo buco nero supermassiccio che orbita intorno a quello che produce i getti osservati: in questo caso l’attrazione gravitazionale del secondo buco nero farebbe inclinare periodicamente la porzione interna del disco di accrescimento del primo buco nero.Se l’esistenza del ciclo dovesse essere confermata, gli scienziati prevedono la comparsa di nuovi picchi di luminosità nel 2017 e nel 2019. La missione Fermi, è stata prolungata quest’anno fino al 2018 ma la sua vita operativa potrebbe estendersi ben oltre questa data.
La scoperta è stata presentata nell’articolo “ Multiwavelenght evidence for quasi-periodic modulation in the gamma-ray blazar PG” pubblicato sul numero del 10 novembre dell’Astrophysical Journal Letters.