Rappresentazione artistica di un getto proveniente da un buco nero supermassiccio durante la fase di accrescimento. Crediti: Eso/L. Calçada
Due lontane galassie si stanno scontrando e, a seguito di questa immane collisione, dal centro di una di esse si genera un potente getto di energia e materia accelerata a velocità prossime a quella della luce. Un fenomeno previsto dalle teorie ma che ora, per la prima volta, è stato immortalato grazie a osservazioni con telescopi a Terra e nello spazio da un team internazionale di ricercatori di cui fanno parte gli italiani Marco Ajello, professore associato del Clemson University College negli Stati Uniti, e Stefano Marchesi, anch’egli professore aggiunto nella stessa Università e ricercatore presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) a Bologna.
«Per la prima volta abbiamo trovato due galassie a spirale in via di collisione che hanno prodotto un “baby jet”, ovvero un getto appena formatosi, dal centro di una di esse», dice Vaidehi Paliya, attualmente in forze al Deutsches Elektronen Synchrotronen (Desy), in Germania e già postdoc presso la Clemson University, primo autore dello studio pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal.
La galassia Txs 2116-077, (vista a destra nella foto) si scontra con un’altra galassia a spirale di massa simile, creando un getto relativistico nelle sue regioni centrali. Entrambe le galassie hanno nuclei galattici attivi. Crediti: Paliya et al., Subaru Telescope
Il team ha realizzato l’immagine utilizzando uno dei più grandi telescopi terrestri, il telescopio ottico e infrarosso Subaru da 8,2 metri, situato sulla cima di una montagna alle Hawaii. Hanno effettuato successive osservazioni anche con il Gran Telescopio Canarias e con il William Herschel Telescope sull’isola di La Palma, in Spagna, oltre che con il telescopio spaziale Chandra X-Ray Observatory della Nasa.
Il fatto che il getto sia così “giovane” ha permesso ai ricercatori di vedere chiaramente la sua galassia ospite.
Molte sono le immagini di collisioni galattiche finora realizzate, ma, secondo Ajello, lui e i suoi colleghi sono i primi ad aver immortalato due galassie in via di fusione in cui c’è un getto completamente formato che punta verso di noi.
Stefano Marchesi è professore aggiunto del dipartimento di fisica e astronomia alla Clemson University e ricercatore presso l’Inaf di Bologna
«Con questo lavoro abbiamo assistito per la prima volta alla formazione di un getto relativistico, conseguenza di uno scontro tra due galassie a spirale», dice Marchesi. «I getti sono composti da particelle che si muovono a velocità prossime a quelle della luce, e sono originati dai buchi neri massicci che si trovano nel centro delle galassie. Di solito questi oggetti sono così luminosi da rendere impossibile l’osservazione della galassia a cui appartengono: in questo caso, invece, il fatto che il jet fosse ancora giovane ci ha permesso di osservare l’interazione tra le due galassie».
I getti di materiale relativistico sono i più potenti fenomeni astrofisici dell’universo. La quantità di energia che possono emettere in un secondo è più grande di quella che il nostro Sole produrrà nel corso della sua intera vita. Questa energia è emessa sotto forma di radiazioni, come le onde radio intense, i raggi X e i raggi gamma.
«Questi getti sono i migliori acceleratori dell’universo, molto più performanti dei super acceleratori che abbiamo sulla Terra», dice Dieter Hartmann, riferendosi agli acceleratori usati negli studi di fisica delle alte energie.
Si pensava che i getti fossero emessi solo da galassie più antiche, di forma ellittica e con un nucleo galattico attivo (Agn), ovvero un buco nero supermassiccio che risiede al loro centro. Gli scienziati ritengono che tutte le galassie abbiano al centro buchi neri supermassicci, ma non tutti sono classificabili come Agn. Per fare un esempio a noi “vicino”, l’enorme buco nero al centro della Via Lattea è dormiente.
Gli scienziati teorizzano che gli Agn si ingrandiscono per attrazione gravitazionale di gas e polveri attraverso un processo chiamato accrescimento. Ma non tutta questa materia viene accumulata nel buco nero. Una parte viene accelerata e “sparata” verso l’esterno in stretti fasci, i getti appunto, con velocità molto elevate, che addirittura possono avvicinarsi a quella della luce.
(Da destra a sinistra) I professori di astrofisica della Clemson University Dieter Hartmann e Marco Ajello e l’ex ricercatore post-dottorato Vaidehi Paliya, parte del team internazionale che ha riportato il primo rilevamento definitivo di un getto relativistico che emerge da due galassie in collisione. Crediti: Clemson College of Science
«È difficile “staccare” il gas dalla galassia e farlo arrivare al suo centro», spiega Ajello. «Ci vuole qualcosa che scuota un po’ la galassia per far sì che il gas ci arrivi. La fusione o la collisione tra galassie è il modo più semplice per spostare il gas, e se questo si muove a sufficienza, allora il buco nero supermassiccio diventerà estremamente luminoso e potrebbe potenzialmente sviluppare un getto».
Ajello ritiene che l’immagine del team abbia catturato le due galassie, una galassia Seyfert 1 nota come Txs 2116-077 e un’altra galassia di massa simile, mentre si scontravano per la seconda volta, questo in ragione della quantità di gas vista nell’immagine.
«Alla fine del processo, tutto il gas sarà espulso nello spazio, e senza gas una galassia non potrà più formare stelle», aggiunge Ajello, e conclude «Senza gas, il buco nero si spegnerà e la galassia sarà dormiente».
Tra qualche miliardo di anni anche la nostra galassia, la Via Lattea, si fonderà con la vicina galassia di Andromeda.
«Gli scienziati hanno effettuato dettagliate simulazioni numeriche e hanno previsto che questo evento potrebbe portare alla formazione di una gigantesca galassia ellittica», aggiunge Paliya. «A seconda di quelle che saranno le condizioni fisiche potrebbe ospitare un getto relativistico, ma questo in un futuro lontano».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “TXS 2116−077: A Gamma-Ray Emitting Relativistic Jet Hosted in a Galaxy Merger”, di Vaidehi S. Paliya, Enrique Pérez, Rubén García-Benito, Marco Ajello, Francisco Prada, Antxon Alberdi, Hyewon Suh, C. H. Ishwara Chandra, Alberto Domínguez, Stefano Marchesi, Tiziana Di Matteo, Dieter Hartmann e Marco Chiaberge