Comunicato Stampa

ALMA studia i getti provenienti da buchi neri giganti

16 Ottobre 2013

Due gruppi internazionali di astronomi hanno usato la potenza dell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per osservare in dettaglio i getti provenienti dagli enormi buchi neri al centro di alcune galassie e per analizzare come influenzano l'ambiente circostante. I due gruppi hanno ottenuto rispettivamente la migliore immagine del gas molecolare intorno a un buco nero quiescente relativamente vicino e un barlume insapettato della base di un potente getto vicino a un buco nero distante.

Nel cuore di quasi tutte le galassie dell'Universo, inclusa la nostra galassia, la Via Lattea, si trovano buchi neri supermassicci -- con masse fino a qualche miliardo di volte la massa del sole. Nel passato remoto questi bizzarri oggetti erano molto attivi: inghiottivano quantità enormi di materia dall'ambiente circostante, brillavano con luminosità abbagliante, ed espellevano una minuscola parte di questa materia in getti estremamente potenti. Nell'Universo odierno, la maggior parte dei buchi neri supermassicci è molto meno attiva di quanto non lo fosse in gioventù, ma l'interazione tra i getti e l'ambiente circostante continua a influenzare l'evoluzione della galassia ospite.

Due nuovi studi, entrambi pubblicati oggi nella rivista, Astronomy & Astrophysics, hanno usato ALMA per sondare i getti dei buchi neri a scale diverse: un buco nero vicino e relativamente quiescente nella galassia NGC 1433 e un oggetto molto distante e attivo che si chiama PKS 1830-211.

"ALMA ha rivelato una sorprendente struttura a spirale nel gas molecolare vicino al centro di NGC 1433," dice Françoise Combes (Observatoire de Paris, France), autrice principale del primo articolo. "Questa struttura spiega come il materiale fluisca verso il buco nero alimentandone i getti. Grazie alle nuove osservazioni acute di ALMA, abbiamo scoperto un getto di materia che si allontana dal buco nero,e che si estende per soli 150 anni-luce. Questo flusso molecolare in uscita è il più piccolo mai osservato in una galassia esterna."

La scoperta di questo flusso in uscita, che è trascinato dal getto del buco nero centrale, mostra che questi getti possano bloccare la formazione stellare e regolare la crescita del cuore delle galassie [1].

Ivan Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Sweden) e il suo gruppo di ricerca hanno osservato un altro buco nero supermassiccio, situato in PKS 1830-211, nell'universo giovane: anche questo buco nero ha un getto, ma è molto più luminoso e molto più attivo [2]. È insolito perchè la sua luce brillante attraversa una galassia massiccia che si interpone sul suo cammino verso la Terra e, per effetto della lente gravitazionale, viene divisa in due immagini diverse [3].

Di quando in quando, buchi neri supermassicci inghiottiscono di colpo enormi quantità di materia [4], che aumenta la potenza del getto e porta la radiazione ad energie altissime. ALMA ha catturato per caso uno di questi eventi in azione in PKS 1830-211.

"L'osservazione fatta con ALMA di questo caso di indigestione di buco nero è stata completamente casuale. Stavamo osservando PKS 1830-211 per un'altra ragione, quando abbiamo notato un leggero cambiamento del colore e dell'intensità nelle immagini della lente gravitazionale. Un'analisi dettagliata di questo comportamento inaspettato ci ha portato alla conclusione che, per pura fortuna, stavamo osservando nel momento esatto in cui della nuova materia stava entrando alla base del getto del buco nero, " commenta Sebastien Muller, co-autore del secondo articolo.

Il gruppo di ricerca ha anche voluto verificare se questo violento evento fosse stato rilevato anche da altri telescopi e sono stati sorpresi di scoprire un chiaro segnale nei raggi gamma, misurato grazie alleosservazioni fatte con il satellite Fermi-LAT. Il processo che ha causato l'aumento di radiazione alle lunghe lunghezze d'onda di ALMA è anche responsabile di un drammatico aumento dell'energia della luce nel getto [5].

"È la prima volta che è stata stabilita una connessione così chiara tra i raggi gamma e le onde submillimetriche e radio dimostrandone la provenienza dalla base del getto del buco nero", aggiunge Sebastien Muller.

Le due nuove osservazioni sono solo l'inizio delle investigazioni di ALMA delle strutture dei getti da buchi neri supermassicci vicini e lontani. Il gruppo di Combes sta già studiando altre galassie attive vicine con ALMA e ci si aspetta che lo straordinario oggetto PKS 1830-211 sarà al centro di molte ricerche future, sia con ALMA che con altri telescopi.

"C'è ancora molto da imparare su come i buchi neri producano questi giganteschi getti energetici di materia e radiazione," conclude Ivan Martí-Vidal. “ Ma i nuovi risultati, ottenuti ancora prima che ALMA fosse completata, mostrano che è uno strumento dal potere straordinario per sondare questi getti -- ed è solo l'inizio delle scoperte!"

Note

[1] Questo processo di feedback potrebbe spiegare la misteriosa relazione tra la massa del buco nero al centro della galassia e la massa del rigonfiamento circostante. Il buco nero attira gas e cresce diventando più attivo, ma poi produce getti che rimuovono il gas dalle regioni circostanti e bloccano la formazione stellare.

[2] PKS 1830-211 ha un redshift di 2,5, il che significa che la sua luce deve viaggiare per circa 11 miliardi di anni prima di raggiungerci. La luce che osserviamo è stata emessa quando l'Universo era solo il 20% della sua età attuale. Per confronto, la luce proveniente da NGC 1433 ci mette solo 30 milioni di anni a raggiungere la Terra, un tempo molto breve in termini galattici.

[3] La teoria della relatività generale di Einstein predice che i raggi di luce siano deflessi quando passano un oggetto massiccio, come per esempio una galassia. Questo effetto si chiama lente gravitazionale e, dopo prima la osservazione nel 1979, numerose lenti gravitazionali sono state scoperte. L'effetto lente può creare immagini multiple, può inoltre deformare e ingrandire le sorgenti di luce di sfondo.

[4] Il materiale inghiottito potrebbe essere una stella o una nube molecolare. Una nube in caduta di questo tipo è stata osservata al centro della Via Lattea (eso1151, eso1332).

[5] Questa energia è emessa come raggi gamma, che hanno la lunghezza d'onda più corta e l'energia più alta nello spettro elettromagnetico.

Ulteriori Informazioni

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, una struttura osservativa astronomica internazionale,  è costruita in partnership tra Europa, Nord America e Asia Orientale in cooperazione con la Repubblica del Cile. La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dell'Europa, dall'NRAO (National Radio Astronomy Observatory) per conto del Nord America e dal NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan) per conto dell'Asia Orientale. Il JAO (Joint ALMA Observatory) garantisce una guida e gestione unica alla costruzione, alla verifica e alla gestione di ALMA.

Questi progetti di ricerca sono presentati in due articoli scientifici, “ALMA observations of feeding and feedback in nearby Seyfert galaxies: an AGN-driven outflow in NGC1433”, di F. Combes et al. e “Probing the jet base of the blazar PKS 1830−211 from the chromatic variability of its lensed images: Serendipitous ALMA observations of a strong gamma-ray flare”, di I. Martí-Vidal et al.. Entrambi articoli devono essere pubblicati nella rivista Astronomy & Astrophysics.

Il primo gruppo di ricerca è composto da F. Combes (Observatoire de Paris, France), S. García-Burillo (Observatorio de Madrid, Spain), V. Casasola (INAF–Istituto di Radioastronomia, Milan, Italy), L. Hunt (INAF–Osservatorio Astrofisico di Arcetri, Florence, Italy), M. Krips (IRAM, Saint Martin d’Hère, France), A. J. Baker (Rutgers, the State University of New Jersey, Piscataway, USA), F. Boone (CNRS, IRAP, Toulouse, France), A. Eckart (Universität zu Köln, Germany), I. Marquez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spain), R. Neri (IRAM), E. Schinnerer (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany) e L. J. Tacconi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Germany).

La seconda equipe è composta da I. Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Sweden), S. Muller (Onsala), F. Combes (Observatoire de Paris, France), S. Aalto (Onsala), A. Beelen (Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-Sud, France), J. Darling (University of Colorado, Boulder, USA), M. Guélin (IRAM, Saint Martin d’Hère, France; Ecole Normale Supérieure/LERMA, Paris, France), C. Henkel (Max-Planck-Institut für Radioastronomie [MPIfR], Bonn, Germany; King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia), C. Horellou (Onsala), J. M. Marcaide (Universitat de València, Spain), S. Martín (ESO, Santiago, Chile), K. M. Menten (MPIfR), Dinh-V-Trung (Vietnam Academy of Science and Technology, Hanoi, Vietnam) e M. Zwaan (ESO, Garching, Germany).

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

Links

• Articoli scientifici: Combes et al. & Marti-Vidal et al.
• Foto della struttura di ALMA

Contatti

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Tel.: +33 1 4051 2077
E-mail: francoise.combes@obspm.fr

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Chalmers University of Technology
Onsala Space Observatory, Onsala, Sweden
Tel.: +46 31 772 5557
E-mail: ivan.marti-vidal@chalmers.se

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1344.