Illustrazione artistica che mostra un buco nero supermassiccio con il suo disco di accrescimento (cliccare per ingrandire). In alto a sinistra è mostrato un ipotetico profilo a doppio picco. Le frecce rossa e blu indicano dove ha origine ciascun picco all’interno della “broad line region”. Crediti: NoirLab/Nsf/Aura/P. Marenfeld
Tutte le galassie dell’universo ospitato nelle loro regioni centrali enormi buchi neri supermassicci la cui massa è compresa tra centomila e dieci miliardi di volte quella del Sole. La maggior parte di questi mostri cosmici si trova in uno stato di quiescenza, ma la restante parte di questi oggetti – circa un dieci per cento – si trova in uno stato attivo, con il buco nero che ingurgita, appunto, attivamente materia dalle zone circostanti. Nuclei galattici attivi – Agn, dall’inglese active galactic nuclei: è così che gli astronomi chiamano i nuclei delle galassie che albergano al centro queste ultime sorgenti.
Ad alimentare i famelici buchi neri degli Agn è un’enorme struttura a forma di ciambella che vortica attorno al buco nero stesso chiamata disco di accrescimento, dove le polveri e il gas dell’ambiente circostante si accumulano prima di essere divorate. Utilizzando il telescopio Gemini North del NoirLab, uno dei telescopi gemelli dell’International Gemini Observatory, un team di astronomi ha ora ottenuto per la prima volta prove della presenza di una simile struttura nel nucleo galattico attivo della galassia III Zw 002, caratterizzandone, del buco nero e del disco di accrescimento al centro, la geometria e la dimensione.
Prove della presenza di un disco di accrescimento nel nucleo di questa galassia erano già state ottenute nel 2003 grazie a osservazioni condotte in luce visibile. Qualche anno dopo, siamo nel 2012, un altro studio ha trovato risultati simili. In quest’ultimo lavoro di ricerca, i cui risultati sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, un team guidato da Denimara Dias dos Santos, dottoranda all’Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) e affiliata all’Inaf di Padova, ha integrato questi risultati con osservazioni condotte utilizzando lo spettrografo Gemini Near-Infrared (Gnirs), ottenendo, per la prima volta nel vicino infrarosso, spettri di emissione con un caratteristico profilo a doppio picco (vedi immagine di apertura): secondo i ricercatori, la prova inequivocabile della presenza di un disco di accrescimento.
«Non sapevamo che III Zw 002 avesse questo profilo a doppio picco, ma quando abbiamo ridotto i dati lo abbiamo visto molto chiaramente», dice a questo proposito Alberto Rodriguez-Ardila, ricercatore al Laboratório Nacional de Astrofísica (Lna), in Brasile, e co-autore dello studio. «Abbiamo ridotto molte volte i dati pensando che potesse essere un errore, ma ogni volta abbiamo visto lo stesso entusiasmante risultato».
Queste osservazioni, spiegano gli autori, non solo confermano la presenza teorizzata di un disco di accrescimento nel nucleo della galassia, ma fanno anche avanzare la nostra comprensione su di un altro dei componenti che è stato individuato negli Agn: la cosiddetta “broad line region”. Si tratta di una regione vicina al buco nero e al suo disco di accrescimento, il cui gas caldo ed estremamente denso, in particolare l’ossigeno neutro, dà origine alle linee di emissione (OI λ11297 emission line) che mostrano il caratteristico profilo a doppio picco.
«Per la prima volta, il rivelamento di tali profili a doppio picco impone vincoli rigorosi alla geometria di una regione che altrimenti non sarebbe stato possibile risolvere», sottolinea Rodriguez-Ardila. «Ora abbiamo prove chiare non solo del processo di alimentazione ma anche della struttura interna di una galassia attiva».
Confrontando queste osservazioni con i dati di modelli esistenti dei dischi di accrescimento, il team è stato infatti in grado di ottenere informazioni che forniscono un quadro più chiaro sulla struttura del buco nero e della broad line region del nucleo galattico attivo III Zw 002. Dall’analisi è emerso che la broad line region ha un raggio esterno di circa 52 giorni luce e un’inclinazione di 18 gradi rispetto all’osservatore, e che il buco nero supermassiccio al centro ha una massa che è da 400 a 900 milioni di volte quella del Sole.
«Questa scoperta non solo ci dà preziose informazioni sulla struttura e sul comportamento della broad line region in questa particolare galassia», concludono i ricercatori, «ma fa anche luce sugli affascinanti fenomeni che accadono attorno ai buchi neri supermassicci nelle galassie attive».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal letters l’articolo “First Observation of a Double-peaked O i Emission in the Near-infrared Spectrum of an Active Galaxy” di Denimara Dias dos Santos, Alberto Rodríguez-Ardila, Swayamtrupta Panda e Murilo Marinello