I venti ultra-veloci di gas ionizzato, noti come ultra-fast outflow, rappresentano uno dei fenomeni più energetici dell’intero universo. Fino a questo momento queste correnti che emergono dalle vicinanze dei buchi neri supermassicci a velocità prossime a quella della luce erano state osservate oltre l’universo locale esclusivamente in una ristretta cerchia di quasar con luce amplificata da lenti gravitazionali. Un nuovo eccezionale studio guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica, pubblicato sulle pagine della rivista Astronomy & Astrophysics, ha permesso di annunciare la scoperta del flusso più distante mai rilevato nello Spazio in un quasar privo di amplificazione gravitazionale. La radiazione di questo remoto e affascinante oggetto celeste ha viaggiato per ben 12 miliardi di anni prima di raggiungere la Terra.
Una campagna osservativa da record
Il traguardo scientifico è il frutto di una vastissima indagine chiamata Heritage WISSHFUL, basata sull’impiego del satellite XMM-Newton dell’ESA. Con 600 ore di osservazione, affiancate da ulteriori 700 ore ottenute simultaneamente grazie al satellite NuSTAR, i ricercatori hanno registrato lo spettro X a banda larga di più alta qualità mai ottenuto per questa tipologia di oggetti cosmici. L’attenzione si è concentrata su WISSH13, un nucleo galattico attivo capace di ingurgitare gas e materia per un valore pari a 140 masse solari ogni anno, superando persino la propria capacità teorica massima di accrescimento. Oltre al primato della lontananza, gli scienziati hanno individuato nello spettro 2 venti distinti con velocità differenti e una marcata variabilità temporale, a dimostrazione della struttura complessa di questi flussi. Ogni componente espelle all’incirca 20 masse solari all’anno, associandosi a una temperatura della corona del buco nero tra le più basse mai misurate.
Il meteo estremo dei buchi neri nello Spazio profondo
I dati offrono i primi risultati del progetto dedicato ai quasar più luminosi del cosiddetto Mezzogiorno Cosmico, un’epoca compresa tra 10 e 12 miliardi di anni fa, ovvero tra 2 e 4 miliardi di anni dopo il Big Bang. In questa fase lo Spazio vedeva crescere stelle e buchi neri al ritmo più alto della sua storia. Giorgio Lanzuisi, ricercatore dell’INAF, descrive la portata del fenomeno: “Immaginate un uragano innescato da un buco nero distante miliardi di anni luce, così devastante da spazzare via le nubi cosmiche e impedire alla sua galassia di formare nuove stelle”. Lo scienziato fornisce poi un quadro temporale preciso: “Con questo studio abbiamo fatto una ‘radiografia’ di uno di questi giganteschi uragani – gas che sfreccia fino a 90.000 chilometri al secondo – cogliendolo nel periodo più turbolento dell’adolescenza dell’universo. Capire come funzionano queste tempeste è essenziale per spiegare perché il cosmo appare e funziona così come lo vediamo oggi”.
La caccia ai fantasmi cosmici
La natura di questi venti celesti viene approfondita da Laura Borrelli, ricercatrice dell’Università di Bologna, la quale chiarisce: “Il gas che compone questi venti è molto caldo e altamente ionizzato, eppure non brilla, ma si comporta come un ‘fantasma’: la sua presenza si nota solo perché assorbe un po’ della radiazione X emessa dal buco nero alle sue spalle”. Aggiunge poi dettagli sulla scoperta: “Per trovarli, si effettuano vere e proprie ricerche alla cieca (in inglese, blind search) sugli spettri. Confrontando i dati del 2024 con un’osservazione d’archivio del 2017, ci siamo resi conto che il vento ‘lento’ era sempre lì ad aspettarci, mentre quello a 0,3c (30% della velocità della luce) era del tutto nuovo. Insomma, i buchi neri non sono sistemi immobili, ma hanno un loro ‘meteo’ fatto di vere e proprie tempeste transitorie”. Un buco nero da 1 miliardo di masse solari, pur divorando materia a tassi estremi, genera venti in proporzione analoga ai corpi celesti più vicini. Lanzuisi conclude confermando che “la potenza cinetica del vento è fino al 10% della luminosità bolometrica, sufficiente a innescare feedback sulla galassia ospite” e che “questo aggiunge un tassello cruciale per collegare la teoria dell’accrescimento estremo alla realtà osservativa del cosmo lontano”. Il quasar WISSH13 è solo il 1° dei 15 target del programma, promettendo ulteriori svelamenti per il futuro dell’astrofisica.