Nel cuore di ogni grande galassia si trova un buco nero supermassiccio, la cui immensa gravità attira gas dall’ambiente circostante. Man mano che il gas si muove a spirale verso l’interno, si raggruppa in un “disco di accrescimento” piatto attorno al buco nero, dove si riscalda e si illumina. Nel corso del tempo, il gas più vicino al buco nero supera il punto di non ritorno e viene divorato. Tuttavia, i buchi neri consumano solo una frazione del gas che si muove a spirale verso di loro. Mentre circonda un buco nero, parte della materia viene respinta nello spazio, proprio come un bambino disordinato rovescia molto di ciò che si trova nel piatto.
Negli episodi più drastici, un buco nero rovescerà l’intera tavola: il gas nel disco di accrescimento verrà scagliato in tutte le direzioni a velocità così elevate da eliminare il gas interstellare circostante. Ciò non solo priva il buco nero del cibo, ma significa anche che non possono formarsi nuove stelle su una vasta regione, il che modifica la struttura della galassia.
Fino ad ora, questo “vento da buco nero” ultraveloce era stato rilevato solo come proveniente da dischi di accrescimento estremamente luminosi, che sono al limite della quantità di materia che possono assorbire. Questa volta, il telescopio spaziale per i raggi X XMM-Newton ha rilevato un vento ultraveloce in una galassia decisamente nella media che si potrebbe dire fosse “solo uno spuntino”.
“Potremmo aspettarci venti molto veloci se un ventilatore fosse acceso al massimo. Nella galassia che abbiamo studiato, chiamata Markarian 817, il ventilatore veniva acceso a un livello di potenza inferiore, ma si generavano comunque venti incredibilmente energetici”, osserva la ricercatrice universitaria Miranda Zak (Università del Michigan), che ha svolto un ruolo centrale in questa ricerca.
“È molto raro osservare venti ultraveloci, e ancora meno comune rilevare venti che hanno abbastanza energia da alterare le caratteristiche della galassia che li ospita. Il fatto che Markarian 817 abbia prodotto questi venti per circa un anno, pur non essendo in uno stato particolarmente attivo, suggerisce che i buchi neri potrebbero rimodellare le galassie che li ospitano molto più di quanto si pensasse in precedenza”, aggiunge il coautore Elias Kammoun, astronomo dell’Università Roma Tre.
Raggi X bloccati dal vento
I centri galattici attivi emettono luce ad alta energia, compresi i raggi X. Markarian 817 si è distinta per i ricercatori perché era terribilmente calma. Osservando la galassia utilizzando l’osservatorio Swift della NASA, Miranda racconta: “il segnale dei raggi X era così debole che ero convinta di fare qualcosa di sbagliato!”.
Osservazioni di follow-up effettuate con il più sensibile telescopio a raggi X dell’ESA XMM-Newton hanno rivelato cosa stava realmente accadendo: venti ultraveloci provenienti dal disco di accrescimento si comportavano come un mantello, bloccando i raggi X emessi dalle immediate vicinanze del buco nero (la corona). Queste misurazioni sono state supportate da osservazioni effettuate con il telescopio NuSTAR della NASA.
Un’analisi dettagliata delle misurazioni dei raggi X ha mostrato che, lungi dall’emettere un singolo “sbuffo” di gas, il centro di Markarian 817 ha prodotto una raffica di tempesta su un’ampia area del disco di accrescimento. Il vento è durato diverse centinaia di giorni e consisteva di almeno tre componenti distinte, ciascuna delle quali si muoveva a una velocità pari a una certa percentuale della velocità della luce.
Ciò risolve un enigma aperto nella nostra comprensione di come i buchi neri e le galassie che li circondano si influenzano a vicenda. Ci sono molte galassie – inclusa la Via Lattea – che sembrano avere grandi regioni attorno al loro centro in cui si formano pochissime nuove stelle. Ciò potrebbe essere spiegato dai venti dei buchi neri che eliminano il gas di formazione stellare, ma questo funziona solo se i venti sono abbastanza veloci, sostenuti per un tempo sufficientemente lungo e sono generati da buchi neri con livelli tipici di attività.
“Molti problemi irrisolti nello studio dei buchi neri derivano dal raggiungimento di rilevamenti attraverso lunghe osservazioni che si estendono per molte ore per catturare eventi importanti. Ciò evidenzia l’importanza primaria della missione XMM-Newton per il futuro. Nessun’altra missione può offrire la combinazione della sua elevata sensibilità e della sua capacità di effettuare osservazioni lunghe e ininterrotte”, afferma Norbert Schartel, scienziato del progetto XMM-Newton dell’ESA.
