Gaia, l’osservatorio spaziale dell’Agenzia spaziale europea. Crediti: Esa
Gli astrofisici del Moscow Institute of Physics and Technology (Mipt), del Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences (Lpi Ras) e della Nasa hanno trovato un errore nelle coordinate dei nuclei galattici attivi misurate dal telescopio spaziale Gaia e hanno contribuito a correggerlo. I risultati, pubblicati su The Astrophysical Journal, rappresentano una conferma indipendente del modello astrofisico di questi oggetti.
«Uno dei risultati più importanti del nostro lavoro è rappresentato dal modo nuovo e abbastanza inatteso di studiare indirettamente l’emissione ottica proveniente dalle regioni centrali dei nuclei galattici attivi: le osservazioni ottiche dirette non possono mostrarci tutto e i radiotelescopi si sono rivelati molto utili per integrare l’immagine ottica», osserva Alexander Plavin, ricercatore presso il Mipt e studente di dottorato presso Lpi Ras.
Una rete globale di radiotelescopi. I sistemi costituiti da più telescopi di questo tipo si sono dimostrati vitali per l’integrazione di Gaia, l’osservatorio orbitale dell’Agenzia spaziale europea. Crediti: HartRao
Mentre la precisione delle coordinate ottenute dai telescopi ottici terrestri è piuttosto limitata, le sonde spaziali come Gaia offrono un modo per aggirare questo limite. Lanciata nel 2013, Gaia riceve i segnali provenienti da sorgenti relativamente lontane, determinandone la posizione con una precisione superiore. Prima di Gaia, le coordinate più precise venivano misurate con array di radiotelescopi, ossia sistemi di telescopi in grado di rilevare un segnale a bassa frequenza – onde radio – con una risoluzione notevole. In questo modo è possibile produrre immagini piuttosto dettagliate, ma le posizioni degli oggetti nello spazio sono determinate con una precisione leggermente inferiore a quella raggiungibile con Gaia.
Il team Mipt-Lpi ha però scoperto che, nonostante la sua precisione, anche Gaia non è infallibile. Un confronto tra i dati di Gaia e quelli dei radiotelescopi ha rivelato un errore sistematico nelle misure fatte da Gaia di un’intera classe di oggetti celesti, chiamati nuclei galattici attivi (Agn). Di conseguenza, le mappe spaziali più accurate sembrerebbero essere quelle che si basano su osservazioni orbitali supportate da telescopi terrestri, i cui dati radio consentono di correggere le coordinate.
Un nucleo galattico attivo è una regione compatta e molto luminosa al centro di una galassia. Gli spettri di emissione degli Agn differiscono da quelli delle stelle e viene naturale chiedersi quale oggetto sia presente nel loro centro. Attualmente l’ipotesi più accreditata è che gli Agn ospitino buchi neri che assorbono la materia dalle loro galassie ospiti. Oltre al disco galattico, al nucleo luminoso e a una nuvola di polvere attorno ad esso, tali sistemi possono includere potenti deflussi di materia noti come getti. A seconda della natura del getto, un nucleo galattico attivo può essere classificato come quasar, blazar o altro.
Virgo A, una gigantesca galassia ellittica nella costellazione della Vergine, vista da un telescopio ottico. Crediti: Nasa
«Abbiamo ipotizzato che il getto potesse essere responsabile dell’errore sistematico nelle coordinate dei nuclei galattici attivi misurati da Gaia», spiega Yuri Kovalev, che dirige i laboratori di astrofisica al Mipt e Lpi Ras. «Ciò che abbiamo visto è che se un oggetto ha un getto sufficientemente lungo, Gaia percepisce il centro della sorgente molto più lontano rispetto a quello definito dai telescopi terrestri, lungo la direzione del getto». Questo errore non è casuale, perché l’offset è sempre lungo la direzione del getto, e un errore statisticamente significativo è stato osservato solo per gli Agn con la “coda” più lunga. Vale a dire, quelli i cui getti sono ordini di grandezza più grandi delle dimensioni delle galassie stesse. Inoltre, l’entità dell’offset è paragonabile alla lunghezza del getto.
Dall’anno scorso, Gaia ha anche fornito informazioni sui “colori” visibili delle galassie. Ciò ha permesso ai ricercatori di determinare le coordinate e i contributi allo spettro di emissione delle varie parti della galassia: sorgente, disco, getto e stelle. I cambiamenti di coordinate si sono dimostrati principalmente dovuti al fatto che i getti sono lunghi e che i dischi di accrescimento sono piccoli. A parte questo, misurare le emissioni stellari non ha quasi alcun effetto sulla precisione con cui viene determinata la posizione di una galassia.
Queste scoperte hanno portato gli autori a concludere che gli effetti astrofisici legati ai getti lunghi sono in grado di confondere Gaia, che pertanto non può essere considerata una fonte indipendente di dati completamente attendibili, almeno per quanto riguarda le coordinate dei quasar. Per ottenere dati migliori, il telescopio spaziale deve necessariamente essere supportato da osservazioni radio terrestri.
Il getto di Virgo A, visto da un interferometro radio. Crediti: Yuri Kovalev
«In futuro, combinando i risultati delle osservazioni, potremo vedere la struttura centrale dei quasar nei minimi dettagli, con risoluzione al di sotto del parsec. Le osservazioni dirette del telescopio ottico non producono tali immagini, ma possiamo ottenerle», aggiunge Plavin.
I risultati ottenuti dai ricercatori sono prove indipendenti a supporto del modello unificato degli Agn e spiegano il comportamento dei vari tipi di Agn in termini di orientamento nello spazio rispetto all’osservatore, piuttosto che in termini del loro funzionamento interno.
Essere in grado di misurare con precisione le posizioni degli oggetti celesti al di fuori della nostra galassia ha una rilevanza molto importante anche dal punto di vista pratico: le loro posizioni servono come riferimento per i sistemi di coordinate puntuali, compresi quelli che stanno alla base del Gps e del suo omologo russo Glonass.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Dissecting the AGN Disk–Jet System with Joint VLBI-GaiaAnalysis” di V. Plavin, Y. Y. Kovalev e L. Y. Petrov