La galassia M87 e il suo buco nero supermassiccio

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Credit: Adam Block, Mt. Lemmon SkyCenter, U. Arizona

 Alcuni buchi neri si trovano in una fase di accrescimento. Durante questo processo però, parte della materia che è in procinto di precipitare al loro interno, viene invece proiettata a grandi distanze con velocita’ prossime a quella della luce. Questi getti di materia sono altamente collimati e quando rallentano formano una bolla estesa e tenue di plasma ad alta temperatura, invisibile ai telescopi ottici, ma estremamente luminosa quando osservata alle basse frequenze per cui LOFAR è stato pensato. Utilizzando questo radio-telescopio di nuova concezione, un team internazionale di astronomi ha ottenuto una delle migliori immagini mai realizzate dell’emissione su larga scala prodotta da un buco nero supermassivo a frequenze comprese tra 20 e 160 MHz. L’immagine mostra un enorme bolla di plasma le cui dimensioni superano quelle della galassia al cui centro si trova il buco nero stesso. “Questo risultato è estremamente importante – ha detto Francesco de Gasperin, primo autore dello studio – in quanto mostra le enormi potenzialità di LOFAR e nel contempo ci fornisce la prova inoppugnabile dell’interazione tra il buco nero supermassivo e la galassia ospitante“. Quest’immagine e’ stata realizzata durante la fase di test di LOFAR. Gli scienziati hanno osservato la grande galassia ellittica M87, al centro di un ammasso di galassie nella costellazione della Vergine.

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Questa galassia, un vero gigante, ben 2000 volte piu’ grande della nostra Via Lattea, ospita nel suo nucleo un buco nero tra i piu’ massivi mai scoperti, con una massa di circa 6 miliardi di volte quella del nostro Sole. Questo buco nero inghiotte continuamente materia, al ritmo di una massa pari a quella dell’intero pianeta Terra ogni pochi minuti, e ne converte una parte in radiazione a una parte in potenti getti, i quali sono infine responsabili dell’emissione radio osservata da LOFAR. “E’ la prima volta che un’immagine di tale qualita’ viene realizzata a frequenze cosi’ basse – ha aggiunto Heino Falcke, presidente dell ‘International LOFAR Telescope e co-autore del lavoro – non ci aspettavamo di ottenere risultati di questo livello in cosi’ poco tempo“. Le informazioni contenute nello spettro radio osservato da LOFAR forniscono indicazioni sulla storia della sorgente. I ricercatori hanno scoperto che la bolla di plasma e’ relativamente giovane, con i suoi 40 milioni di anni (un istante se paragonato ai tempi-scala cosmici). Inoltre non e’ stata rilevata traccia di emissione estesa oltre i netti confini della bolla, che si configura cosi’, non come un eco di un passato ciclo di attivita’ del buco nero, ma come ancora viva ed ancora irrorata di nuove particelle. “Un altro aspetto estremamente interessante – ha detto Andrea Merloni del Max Planck Institute di Fisica Extraterreste e relatore di dottorato di de Gasperin – e’ che grazie a questi risultati siamo stati in grado di trarre conclusioni anche sui processi violenti tramite i quali la materia viene convertita in energia nei pressi del buco nero. In questo caso specifico, per e sempio, il buco nero sembra essere molto piu’ efficiente nell’accelerare getti piuttosto che nel produrre radiazione elettromagnetica“.