Dieci anni e assai irrequieto

Ha una crescita impetuosa e sin dai suoi primi “vagiti”, si tratta di una potente espulsione di plasma elettromagnetico proveniente da un buco nero supermassiccio al centro di NGC1275

Crediti: Pier Raffaele Platania INAF/IRA; ASC Lebedev Institute

Crediti: Pier Raffaele Platania INAF/IRA; ASC Lebedev Institute

Redazione 3 aprile 2018

Ha una crescita impetuosa e sin dai suoi primi “vagiti”, captati nella banda radio nel 2003, ha catalizzato l’attenzione dagli astronomi. Oggi un gruppo di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), all’interno di una vasta collaborazione internazionale, ha ottenuto immagini di alta qualità e dettaglio del giovane getto relativistico proveniente dalla sorgente radio nota con la sigla 3C 84, grazie a osservazioni combinate con strumenti a Terra e nello spazio. Si tratta di una potente espulsione di plasma elettromagnetico proveniente da un buco nero supermassiccio al centro di NGC1275, una galassia ellittica gigante che si trova a circa 250 milioni di anni luce da noi, nell’Ammasso di Perseo, identificata grazie proprio alla potente sorgente radio 3C 84.


 


Buchi neri con una massa pari a diversi miliardi di volte quella del Sole sono presenti al centro delle galassie giganti. Da tempo è noto che da questi enormi buchi neri vengono lanciati getti di plasma con velocità molto prossime a quella della luce, che si estendono oltre le dimensioni della galassia, nello spazio circostante. Come questi getti altamente energetici si formino e quale sia il meccanismo in grado di lanciarli a cosi alta velocità e distanza è tutt’ora un mistero. La difficoltà maggiore è riuscire a ottenere immagini della regione vicina al buco nero, dove si forma il getto, per studiarne le caratteristiche e confrontarle con i modelli teorici ottenuti con i potenti calcolatori oggi a disposizione.


 


Grazie all'utilizzo contemporaneo di antenne da terra con quella sul satellite russo RadioAstron, un gruppo di ricerca internazionale appartenente a otto diverse nazioni ha ottenuto immagini con una elevatissima risoluzione angolare che permette di studiare il getto radio di 3C 84 con dettagli dieci volte migliori di quelli ottenibili usando solo le antenne da terra. Nello specifico, l'esperimento ha coinvolto oltre all’antenna in orbita nello spazio, 29 radiotelescopi da terra, tra cui le stazioni gestite dall’INAF a Medicina (vicino Bologna) e a Noto (in provincia di Siracusa).


 


“Il risultato è stato sorprendente. Il getto è risultato essere trasversalmente esteso e molto più largo di quanto previsto dagli attuali modelli teorici. Questo dato fa ipotizzare due cause: un’espansione iniziale molto forte e difficile da giustificare teoricamente, oppure che la parte esterna del getto non abbia origine nel buco nero ruotante bensì nel disco di accrescimento che lo circonda” dice Gabriele Giovannini, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica e Università di Bologna, primo autore dell’articolo pubblicato su Nature Astronomy.


 


“Questo getto così esteso viene poi confinato in una struttura quasi cilindrica ed accelerato fino a raggiungere una velocità vicina a quella della luce” aggiunge Tuomas Savolainen della Aalto University in Finlandia, coordinatore del Radioastron observing project. Ciò è profondamente diverso da quanto ci si aspetta e che avviene ad esempio in M87 (Virgo A), un’altra radio galassia dove le proprietà del getto radio sono note con grande dettaglio. La differenza può essere spiegata da una forte differenza nell’età tra i due getti. “Il getto che stiamo studiando è stato visto 'nascere' nel 2003, è un getto 'bambino' in forte crescita e ancora non in equilibrio. Le osservazioni presentate qui risalgono al 2013, quindi stiamo studiando un getto di soli 10 anni di età. Abbiamo quindi un’opportunità unica per vedere come nasce e cresce una simile struttura cosmica” spiega Masanori Nakamura dell’Accademia Sinica a Taiwan.


 


“In particolare il getto appare come un tubo vuoto: l'emissione maggiore viene dalle pareti esterne. Questa proprietà, già nota in altri oggetti ma non così vicino al buco nero centrale, può essere dovuta a effetti relativistici o a una maggiore densità di elettroni nelle regioni esterne. Entrambi i motivi non erano stati previsti in regioni così vicine al buco nero centrale”, specifica Giovannini.


 


I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature Astronomy nell’articolo “A wide and collimated radio jet in 3C 84 on a scale of a few hundred gravitational radii”, di  G. Giovannini (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna / INAF – Istituto di Radioastronomia) et al.

commenti