venerdì, Maggio 7

Il nucleo di una galassia rivela un buco nero supermassiccio attivo

Il nucleo di una galassia rivela un buco nero supermassiccio attivo. La galassia è la Centaurus A e sarà attentamente analizzata dal telescopio spaziale James Webb della NASA.

I ricercatori inizialmente avevano individuato nella galassia, giovani ammassi di stelle nella sua regione centrale. Successivamente, attraverso i raggi X, è stato possibile individuare nella galassia ellittica degli spettacolari getti di materiale provenienti dal suo buco nero supermassiccio attivo. Quest’oggetto è noto come nucleo galattico attivo.

La galassia Centaurus A possiede un disco centrale deformato di gas e polvere, prova evidente di una collisione avvenuta in passato e di una fusione con un’altra galassia. Inoltre, presenta un nucleo galattico attivo che emette, in maniera periodica, dei getti.

La galassia Centaurus A è la quinta per quanto riguarda la luminosità e dista solamente 13 milioni di anni luce dalla Terra. Questa sua vicinanza la rende un obiettivo ideale per poter analizzare il suo nucleo galattico attivo, al cui interno è presente il buco nero supermassiccio.

Il nucleo di una galassia e il suo buco nero supermassiccio attivo

Ma cosa sta accadendo nel suo nucleo per provocare tutta questa attività? I ricercatori per poter rispondere alla domanda effettueranno altre osservazioni. Le ricerche saranno guidate da Nora Lützgendorf e Macarena García Marín dell’Agenzia spaziale europea. Per effettuare le osservazioni all’interno del nucleo, che saranno ad alta risoluzione, verrà utilizzato il telescopio spaziale James Webb della NASA.

Nora Lützgendorf, spiega che: “C’è così tanto da analizzare nella galassia Centaurus A. Il gas, il disco e le stelle della galassia si muovono tutti sotto l’influenza del suo buco nero supermassiccio centrale. Vista la vicinanza della galassia, saremo in grado, attraverso WEBB, di creare delle mappe bidimensionali. In questo modo riusciremo a vedere come il gas e le stelle si muovono nella sua regione centrale. Inoltre, potremo conoscere come sono influenzate dai getti del suo nucleo galattico attivo, e in quale modo caratterizzano la massa del suo buco nero”.

Il nucleo di Centaurus A si può osservare alla luce visibile, ma i suoi getti possono essere visti in maniera più dettagliata ai raggi X e alla luce radio. I ricercatori sperano che il telescopio WEBB, attraverso la luce infrarossa, riesca ad individuare la massa del buco nero supermassiccio centrale della galassia. Inoltre, sperano di riuscire a trovare le prove che mostrano da dove provengono i getti della galassia.

Un veloce sguardo verso il passato di Centaurus A

La galassia Centaurus A è stata attentamente studiata, grazie alla sua vicinanza. Infatti, le prime osservazioni risalgono a metà del 1800, ma fu solo dopo gli anni 50 che gli astronomi cominciarono ad avere interesse per la galassia. I ricercatori nel 1954 sono riusciti a scoprire che la galassia era il risultato della fusione di due galassie, con un periodo stimato successivamente di circa 100 milioni di anni.

I ricercatori hanno scoperto, nei primi anni del 2000, che circa 10 milioni di anni fa il nucleo di Centaurus A, ha emanato due getti gemelli in direzioni opposte.

Le galassie e le lunghezze d’onda

Macarena García Marín, ha spiegato che: “Gli studi a più lunghezze d’onda effettuati su qualsiasi galassia mostrano aspetti differenti. Ad esempio con gli strumenti del vicino e medio infrarosso di Webb, riusciamo a vedere i gas e le polveri con una temperatura più fredda. In questo modo è possibile conoscere molte informazioni sull’ambiente presente al centro della galassia”.

I buchi neri supermassicci, situati al centro delle galassie, divorano periodicamente tutto ciò che gli orbita intorno, come i dischi vorticosi di gas. Questo fenomeno può causare massicci deflussi che influenzano la formazione stellare sia localmente che a distanze maggiori.

Il telescopio spaziale WEBB, per riuscire a osservare i nuclei delle galassie, utilizzerà i suoi strumenti per perforare la polvere della galassia. In questo modo riuscirà a fornire immagini e dati ad altissima risoluzione.

Il nucleo della galassia e il suo buco nero supermassiccio: le analisi dei dati di WEBB

Il team guidato da Lützgendorf e Marín non raccoglierà solamente le immagini di Centaurus A con WEBB, ma cercherà dati sui suoi spettri, che emanano la luce nelle sue diverse lunghezze d’onda. La raccolta dei dati degli spettri riveleranno informazioni ad alta risoluzione su temperature, velocità e composizioni del materiale presenti al centro della galassia.

Lo spettrografo Near Infrared di Webb (NIRSpec  and Mid-Infrared Instrument (MIRI), in particolar modo, fornirà al team di ricerca una combinazione di dati, tra cui moltissime immagini.

I ricercatori, attraverso i dati raccolti da WEBB, potranno costruire mappe 2D degli spettri. In questo modo potranno comprendere cosa sta succedendo dietro il velo di polvere al centro della galassia, e ad analizzarlo da molte angolazioni in profondità.

Marín, ha spiegato che: “Quando si tratta di analisi spettrale, effettuiamo moltissimi riscontri. Se si confrontano due spettri nella stessa regione, si potrà scoprire se ciò che si è osservato contiene delle giovani stelle. Oppure si potrebbe scoprire quali sono le aree con temperature più elevate. O magari riusciremo a identificare l’emissione proveniente dal nucleo galattico attivo”.

Da quanto dichiarato si apprende che nella galassia è presente un “ecosistema” di spettri che presenta molti livelli. Queste informazioni permetteranno ai ricercatori di definire meglio, e anche con più precisione, cosa è presente e dove si trova nella galassia. I ricercatori potranno così, grazie anche ai precedenti studi, confermare, perfezionare o aprire nuovi orizzonti.

Il peso del buco nero in Centaurus A

Il team di ricercatori, grazie alla combinazione di immagini e spettri forniti da NIRSpec e MIRI, potrà creare mappe ad altissima risoluzione. Nelle immagini sarà considerata la velocità del gas e delle stelle presenti al centro di Centaurus A.

Lützgendorf, ha spiegato che: “Abbiamo già in programma di utilizzare queste mappe per modellare come l’intero disco al centro della galassia si sposta. In questo modo potremmo determinare con maggiore precisione la massa del buco nero”.

I ricercatori, grazie ai dati di WEBB, potranno pesare il buco nero presente nella galassia, analizzando in che modo riesce a governare la rotazione del gas vicino.

Lützgendorf, ha spiegato che: “È possibile che troveremo cose che non abbiamo ancora considerato, in questo modo riusciremmo ad aprire nuove orizzonti. Ritengo che potremmo trovare qualcosa che ci faccia guardare indietro, e anche dati che ci faranno reinterpretare ciò che è stato visto in precedenza”.

Fonte:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/peering-into-a-galaxys-dusty-core-to-study-an-active-supermassive-black-hole

Video: Guarda come i getti e i venti di un buco nero supermassiccio influenzano la galassia che lo ospita e lo spazio a centinaia di migliaia di anni luce di distanza nel corso di milioni di anni.

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