Il monossido di carbonio (CO, in rosso) indica la presenza di gas molecolare a media densità; il carbonio (C, in blu) indica la presenza di gas atomico; l’acido cianidrico (HCN, in verde) indica la presenza di gas molecolare ad alta densità; la linea di ricombinazione dell’idrogeno (H36α, in rosa) indica la presenza di gas ionizzato. La dimensione del disco centrale di gas denso (verde) è di circa 6 anni luce. Il flusso di plasma si muove quasi perpendicolarmente al disco. Crediti: Alma, T. Izumi et al.
La maggior parte delle galassie, oltre a stelle, sistemi e ammassi stellari, gas e polveri, contengono al centro buchi neri supermassicci che si sviluppano accrescendo massa proveniente dalla galassia circostante.
Sappiamo che il “cibo” gassoso del buco nero può essere fornito dal mezzo interstellare di un’intera galassia alla sua regione centrale, entro un’area di circa 100 parsec (circa 300 anni luce) di distanza dal nucleo. Quando il gas caldo cade verso il buco nero, si riscalda emettendo radiazioni e può essere, quindi, osservato come nucleo galattico attivo (Agn).
Non tutta la materia che cade verso un buco nero, però, viene assorbita: una parte viene espulsa all’esterno. Finora, il rapporto tra la materia che il buco nero attrae a sé e quella che effettivamente poi “mangia” è sempre stato difficile da misurare. Inoltre, poco si sa su come il gas venga trasportato nella zona più interna che circonda il buco nero, a causa dell’estrema compattezza della regione (minore di 10 parsec).
Ora un team di ricerca internazionale guidato da Takuma Izumi di Naoj, il National Astronomical Observatory del Giappone, ha utilizzato il radiotelescopio Alma (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), in Cile, per osservare il buco nero supermassiccio nella galassia Eso 97-G13 – una delle galassie più vicine alla Via Lattea, ancora poco esplorata, situata a 14 milioni di anni luce da noi, in direzione della costellazione Compasso, o Circinus. Galassia della quale è noto che il buco nero si stia alimentando attivamente. Le nuove osservazioni di Circinus tracciano un quadro vivido di come il gas molecolare alimenti il buco nero supermassiccio nel cuore della galassia. In particolare, nello studio pubblicato la settimana scorsa Science i ricercatori hanno combinato le osservazioni submillimetriche di diversi gas nel centro della galassia e sono riusciti a identificare un afflusso di gas molecolare denso nell’area centrale del nucleo galattico attivo che alimenta il buco nero.
Galassia Compasso (Circinus), un vorticoso calderone di vapori incandescenti, il cui nucleo è alimentato da un buco nero di una vicina galassia attiva. La galassia si trova a 13 milioni di anni luce di distanza, nella costellazione meridionale del Circinus. Circinus fa parte della classe di galassie a spirale che hanno centri compatti e si ritiene contengano buchi neri massicci. Crediti: Nasa/Esa
Grazie all’alta risoluzione di Alma, il team è stato il primo al mondo a misurare la quantità di afflusso e deflusso fino a una scala di pochi anni luce intorno al buco nero. Le nuove misurazioni dei gas in diversi stati (molecolare, atomico e plasma) effettuate, per la prima volta, con una risoluzione spaziale di 0,5-2,6 parsec hanno individuato afflussi gassosi densi intorno al buco nero supermassiccio che dimostrerebbero come solo una piccola parte – circa il tre per cento – del gas che fluisce verso il buco nero venga “mangiata” da quest’ultimo. Il restante 97 per cento verrebbe espulso nella galassia ospite. In pratica, quasi come dei sommelier che assaggiano il vino senza berlo completamente, i buchi neri supermassicci “inghiottirebbero” solo una minima porzione del gas circostante, mentre i “resti” verrebbero riciclati nelle regioni circumnucleari, o inizierebbero a ricadere di nuovo, lentamente, verso il buco nero.
Il team di ricerca ha anche confermato che è l’instabilità gravitazionale a guidare l’afflusso di gas e che la maggior parte dei flussi espulsi non è abbastanza veloce da sfuggire alla galassia per perdersi nel mezzo intergalattico.
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “Supermassive black hole feeding and feedback observed on subparsec scales” di Takuma Izumi, Keiichi Wada, Masatoshi Imanishi, Kouichiro Nakanishi, Kotaro Kohno, Yuki Kudoh, Taiki Kawamuro, Shunsuke Baba, Naoki Matsumoto,Yutaka Fujita e Konrad R. W. Tristram