Fermi immortala il blazar oscillante

Grazie a 10 anni di dati raccolti dal telescopio Fermi, osservata l’emissione periodica da una galassia attiva

Rappresentazione artistica del sistema binario di buchi neri insieme al telescopio Fermi. Crediti: S. Ciprini

Rappresentazione artistica del sistema binario di buchi neri insieme al telescopio Fermi. Crediti: S. Ciprini

Elisa Nichelli 19 ottobre 2018

Grazie al telescopio ai raggi gamma Fermi è arrivata la conferma: un blazar, ovvero un buco nero supermassiccio al centro di una galassia, mostra oscillazioni di circa 2.2 anni nella sua luminosità. I risultati sono stati annunciati oggi all'ottavo International Fermi Symposium meeting che si sta svolgendo a Baltimora.


«Siamo in presenza del primo segnale di periodicità, confermato in più di una singola banda di osservazione, di un nucleo galattico attivo che emette alte energie», spiega Stefano Ciprini ricercatore dell'Infn di Tor Vergata e Perugia e dello Space Science Data Center (Ssdc) dell'Agenzia Spaziale Italiana. «Il periodo gamma è visibile anche in altre bande elettromagnetiche, inclusa la radiazione visibile ottica, con ulteriore supporto dai dati nei raggi X e nelle onde radio».



Il blazar in questione si chiama PG 1553+113, e una parte della materia che spiraleggia attorno al buco nero gigante posto nel suo centro forma un getto di materia ed energia che emette luce nei raggi gamma. Fortuna vuole che questo fascio luminoso sia puntato quasi perfettamente in direzione della Terra, avvantaggiando le nostre osservazioni.

«Questo risultato è stato raggiunto dopo 10 anni di monitoraggio continuo da parte del Large Area Telescope (Lat) di Fermi», dice Sara Cutini, ricercatrice dell'Infn di Perugia ed ex membro del team Fermi presso Ssdc. «Abbiamo visto per la prima volta un possibile segnale di modulazione periodica già nel 2014, quando abbiamo prodotto analisi dettagliate dei dati Lat, ma ora, dopo 10 anni di osservazioni con Fermi, possiamo dire con maggiore sicurezza che questo comportamento oscillatorio a lungo termine è reale».

Una delle possibilità più allettanti per spiegare questa modulazione è quella che prevede la presenza di una coppia di buchi neri supermassicci al centro della galassia PG 1553+113. Questa ipotesi era già stata suggerita nel 2015 dallo stesso team di scienziati che hanno presentato i risultati più recenti. In questo scenario, uno dei buchi neri supermassicci emetterebbe i raggi gamma in un getto, che oscillerebbe a causa delle interazioni gravitazionali dovute alla presenza del suo compagno di viaggio. Questo renderebbe PG 1553+113 un oggetto astrofisico di grandissimo interesse per gli studi futuri, ad esempio nel campo delle onde gravitazionali.


 


Lo stesso team di scienziati, però, propone anche altre interpretazioni possibili ai dati raccolti finora. Ipotizzando la presenza di un singolo buco nero supermassiccio al centro della galassia, l’emissione osservata potrebbe spiegarsi con instabilità e perturbazioni periodiche nel disco di accrescimento, oppure potrebbero esserci effetti di precessione del getto, che provocherebbero le oscillazioni misurate.

«Le variazioni periodiche osservate anche nell’ottico, grazie al monitoraggio da parte di diversi osservatori terrestri durato oltre 12 anni, appaiono ben correlate a quello che vediamo nei raggi gamma ad alta energia raccolti da Fermi», afferma Stefan Larsson, ricercatore del Royal Institute of Technology di Stoccolma. Ulteriori dati sono in fase di lavorazione e verranno presto presentati in un articolo guidato da Sara Cutini e Stefano Ciprini. «Al di là dello scenario dei due buchi neri giganti in un sistema binario, le interpretazioni sono molteplici e lo studio è ancora in corso», conclude Stefano Ciprini. «Quando avremo a disposizione altri 10 anni di osservazioni con Fermi potremo caratterizzare la periodicità di PG 1553+113, e magari nel frattempo potremmo aver trovato altri esempi di blazar gamma periodici».