Rappresentazione schematica del modo in cui viene visto nei raggi X uno spettro di un AGN oscurato (è il caso della Hot DOG) e di un AGN non oscurato a seconda del punto in cui passa la linea di vista: rispettivamente, attraverso il toro di gas e polvere che assorbe i raggi X per effetto fotoelettrico fino a energie di 10 keV e oltre (linea continua), oppure lungo una linea di vista non oscurata, vale a dire attraverso il buco della ciambella del toro che circonda la sorgente X centrale (linea tratteggiata). Crediti: NASA/JPL-Caltech, Luca Zappacosta
Le hanno chiamate Hot Dog, ma non hanno niente a che fare con lo street food. Sono galassie molto particolari: il loro nome – Hot Dust-Obscured Galaxies – richiama il fatto che sono calde e ricche di polveri. Nonostante siano sorgenti di emissione luminosa fino a mille volte più intense della Via Lattea, la loro luce viene oscurata dalla grande quantità di gas e polvere che le circonda, rendendole difficili da osservare. Un team guidato da Luca Zappacosta dell’Inaf di Roma ha ottenuto per la prima volta un’osservazione dettagliata ed estesa nei raggi X. I risultati sono in uscita sulla rivista Astronomy & Astrophysics.
Le Hot Dog sono una categoria rara e molto peculiare di nuclei galattici attivi, ovvero galassie che ospitano nel loro nucleo un buco nero supermassiccio particolarmente vorace. Volendo essere ancora più precisi, si tratta dei quasar più luminosi presenti nell’universo, ma anche quelli la cui luminosità viene maggiormente oscurata. Le Hot Dog sono alimentate da buchi neri con masse pari a miliardi di volte quella del Sole e sono particolarmente interessanti perché numerose ricerche indicano che stanno crescendo negli aloni di materia oscura di taglia maggiore, quelli che con il tempo diventeranno gli attuali ammassi di galassie.
A oggi sono state identificate in tutto un migliaio di Hot Dog, localizzate tutte nell’epoca cosmica che corrisponde a quando l’universo aveva tra i 2 e i 3 miliardi di anni circa. Quel periodo della storia dell’universo, così lontano da noi, è caratterizzato sia dalla più alta incidenza di voraci buchi neri supermassicci nei nuclei delle galassie che dal picco di attività di formazione stellare. In particolare le Hot Dog sono interessanti perché, all’interno del modello che spiega la formazione dei quasar attraverso la fusione di galassie, potrebbero rappresentare una fase ancora poco esplorata in cui l’azione del buco nero nucleare risulta cruciale nel regolare l’evoluzione delle galassie più massicce.
Luca Zappacosta, ricercatore dell’Inaf di Roma e primo autore dello studio
«La peculiarità del nostro lavoro consiste nel fatto che è stato analizzato per la prima volta lo spettro della radiazione X su banda larga, vale a dire da 1 a 70 keV (kilo-elettronvolt) emessa da una specifica Hot Dog, chiamata W1835+4355 (o W1835)», racconta Zappacosta, primo autore dello studio. «L’analisi è stata compiuta combinando i dati provenienti dai satelliti XMM-Newton (a energie sotto i 10 keV) e NuStar (che si spinge a varie decine di keV), e ci ha permesso di avere le più accurate informazioni dell’emissione nei raggi X di una Hot Dog mai ottenute finora. Informazioni che ci saranno utili per conoscere meglio la loro natura».
«È un risultato importante», continua Zappacosta, «poiché queste sorgenti sono davvero molto deboli, e difficilmente prima dell’arrivo del telescopio spaziale Athena si riusciranno a ottenere osservazioni di pari qualità su altre Hot Dog. Athena è il telescopio europeo di nuova generazione dedicato all’osservazione del cielo nei raggi X, di cui è previsto il lancio per il 2028. La sua sensibilità sarà da 10 a 100 volte maggiore rispetto agli strumenti a nostra disposizione oggi, ma il suo sguardo sarà comunque limitato al di sotto dei 10 keV. Il nostro lavoro dunque è di grande impatto, in quanto conferma in maniera chiara la natura fortemente oscurata (100-1000 volte quella della Via Lattea nelle regioni più dense) e iperluminosa di W1835 (oltre centomila miliardi di volte la luminosità del Sole)».
W1835 è in assoluto la sorgente più oscurata rivelata fino a ora fra le Hot Dog, nonché la sorgente oscurata a più grande distanza da noi osservata, a energie superiori ai 10 keV. «Viste le proprietà estreme in termini di luminosità del nucleo ed elevato tasso di formazione stellare, le Hot Dogs si candidano come laboratori ideali per studiarne gli effetti sul gas presente all’interno ed intorno alla galassia», conclude Enrico Piconcelli, anch’egli ricercatore dell’Inaf a Roma, co-autore dello studio. «Abbiamo quindi alte aspettative per i risultati che scaturiranno da un’estesa campagna osservativa multi-frequenza di Hot Dogs, che stiamo conducendo assieme ad altri colleghi italiani e stranieri».
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo “The hyperluminous Compton-thick z∼2 quasar nucleus of the hot DOG W1835+4355 observed by NuSTAR“, di L. Zappacosta, E. Piconcelli, F. Duras, C. Vignali, R. Valiante, S. Bianchi, A. Bongiorno, F. Fiore, C. Feruglio, G. Lanzuisi, R. Maiolino, S. Mathur, G. Miniutti, C. Ricci