Un gruppo internazionale di radioastronomi, tra cui anche quattro dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), è riuscito per la prima volta a catturare la drammatica collisione tra un giovane getto relativistico, proveniente dal buco nero supermassiccio al centro della sorgente radio 3C 84, e una nube di gas ad alta densità. I dati sono stati raccolti attraverso osservazioni radio dettagliate utilizzando la tecnica Vlbi (nello specifico Vlba negli Stati Uniti e KaVA in Giappone e Corea) e sono stati pubblicati sulla rivista americana The Astrophysical Journal Letters.
La sequenza delle immagini viene dall’archivio Vlba e ritrae il getto relativistico 3C 84 nella banda 43 GHz osservato da luglio 2012 a gennaio 2020. I lobi radio hanno continuato a propagarsi verso sud fino a metà 2016 (linea tratteggiata bianca nel pannello superiore); da metà 2016 a fine 2017, l’hotspot ha interrotto la riproduzione (linea rossa tratteggiata nel pannello inferiore). Sorprendentemente, il lobo radio che ha ripreso la propagazione dopo il 2018 ha cambiato aspetto. L’hotspot è scomparso e la forma del lobo è diventata distorta e oscurata, il lobo ha mostrato una transizione dalla classe FR II alla classe FRI. Crediti: Motoki Kino
«Dal punto di vista scientifico, si tratta della prima evidenza diretta dell’interazione tra getti e l’ambiente circostante. Il fenomeno si chiama feedback e ne sono state accumulate molte evidenze indirette negli ultimi anni: si ritiene sia fondamentale per regolare la crescita simultanea di galassie e buchi neri supermassicci, ma non era mai stato visto direttamente all’opera», spiega Marcello Giroletti, dell’Inaf di Bologna, tra gli autori dell’articolo guidato dalla Kogakuin University of Technology & Engineering. «Lavori precedenti hanno mostrato le conseguenze del feedback, mentre nelle nostre osservazioni siamo riusciti a visualizzare il preciso istante in cui il getto interagisce e modifica il materiale circostante. È un po’ come il collegamento fra precipitazioni e fioritura: finora si era notato un chiaro ma generico collegamento del tipo ‘nella stagioni più umide la vegetazione è più rigogliosa’, noi abbiamo direttamente visto un giardiniere che innaffia le piante».
I getti relativistici sono delle potenti espulsioni di plasma ed energia provenienti dai buchi neri supermassicci al centro dei nuclei galattici attivi. La galassia attiva 3C 84 è situata a circa 230 milioni di anni luce dalla Terra al centro dell’ammasso di galassie di Perseo e sta attirando l’attenzione della comunità scientifica come uno dei lobi radio (vale a dire le strutture opposte che si estendono per migliaia di anni luce in maniera simmetrica rispetto alla galassia) più giovani dell’universo. Tanto che, se confrontato al tipico arco di vita umano, il lobo radio ha compiuto 16 anni nel 2021, un dato importante visto che i lobi delle radio galassie “evolute” o “mature” possono arrivare ad avere età anche di milioni di anni.
Il team di ricerca ha condotto osservazioni dettagliate di un lobo radio giovanissimo situato a soli 4 anni luce di distanza da un buco nero supermassiccio, utilizzando la banda di lunghezza d’onda di 7 millimetri del Vlbi Observing Network (KaVA), uno strumento Vlbi (Very Long Baseline Interferometer) che è in grado di produrre immagini con una elevata risoluzione spaziale combinando i dati di sette radiotelescopi in Giappone e Corea. Gran parte dei dati sono stati raccolti anche con il Vlba del Nrao.
«Ci siamo chiesti in quale momento della loro evoluzione le radio galassie decidono di diventare del tipo FR1 (con lobi dalla morfologia diffusa) o del tipo FR2 (con lobi più confinati e la presenza di hotspot)», sottolinea Giroletti, «e abbiamo provato a concentrarci sulle regioni centrali di un oggetto particolarmente adatto perché molto brillante anche se ancora giovane». I ricercatori hanno riscontrato un fenomeno sorprendente: il cosiddetto hotspot (la parte luminosa sulla punta del getto), che si era spostato verso sud, ha improvvisamente smesso di muoversi per circa un anno dalla fine del 2016 alla fine del 2017. Nel 2018, l’hotspot e il suo lobo radio hanno cominciato a spostarsi di nuovo verso sud. Ancora più sorprendentemente, dopo il 2018 l’hotspot è scomparso sotto l’influenza di intense collisioni e i lobi radio sono stati fotografati, distorcendo e annerendo la forma. Questa scoperta suggerisce che le collisioni tra getti e nubi di gas hanno un impatto significativo sul processo di crescita dei lobi radio.
«3C 84 è un oggetto davvero notevole. Siamo all’opera per realizzare una rete globale Vlbi di radiotelescopi in Asia orientale e in Italia per osservare in dettaglio lo strano processo di crescita di questo oggetto e per risolvere il mistero dei nuclei galattici attivi», conclude il ricercatore Inaf.
Guarda il video dal National Astronomical Observatory of Japan:
Per saperne di più:
- Leggi su Astrophysical Journal Letters l’articolo “Morphological transition of the compact radio lobe in 3C84 via the strong jet-cloud collision”, di Motoki Kino, Kotaro Niinuma, Nozomu Kawakatu, Hiroshi Nagai, Gabriele Giovannini, Monica Orienti, Kiyoaki Wajima, Filippo D’Ammando, Kazuhiro Hada, Marcello Giroletti e Mark Gurwell