Forte vento… su tutta la galassia

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Un team composto da astronomi in larghissima parte italiani, ha usato l’interferometro Plateau de Bure sulle alpi francesi, e dati dei satelliti a raggi X Chandra e NuSTAR, per mappare rispettivamente i superventi freddi e caldi nella galassia Mrk 231. Questa una galassia ultraluminosa nell’ infrarosso, emette infatti energia pari a 1000 miliardi di soli, ed e’ situata a una distanza di 500 milioni di anni luce da noi. La  sua prodigiosa luminosita’  e’ il risultato di un merging di due galassie ricche di gas, e del  buco nero super massiccio (80 milioni di Soli) che ospita nel suo nucleo. Nonostante Mrk 231 sia un oggetto molto ben studiato, ha recentemente risvegliato l’attenzione degli astronomi da quando, nel 2010, lo stesso team ha scoperto in questa galassia il primo, prototipico supervento galattico gigante. La quantita’ di materiale freddo (gas molecolare, o monossido di carbonio) che si muove in questo supervento ammonta a almeno 500 masse del Sole per anno, che si muovono a una velocita’ di circa 1000 km/s su un’estensione di circa 3000 anni luce. E’ facile intuire come un tale supervento abbia un’energia molto elevata, capace di distruggere tutto cio’ che investe.

“Fin dalla scoperta del super vento molecolare nel 2010, il buco nero super massiccio centrale era il motore indiziato numero uno, ma solo i risultati di oggi ce ne danno la certezza. Infatti abbiamo scoperto che e’ proprio  il vento nucleare caldo, che origina nelle parti piu’ vicine al buco nero centrale con una velocita’ di 20mila km/s ed una temperatura di circa 10 milioni di gradi, che trasmette la sua energia al gas freddo che si trova piu’ esternamente nel disco galattico. Il supervento caldo trasmette cosi un impulso molto forte al gas freddo che forma il disco della galassia,  da accelerarlo fino a velocita’ di 1000 km/s e spingere dunque un supervento freddo che si estende fino a 1 kpc di distanza dal centro galattico”, spiega Chiara Feruglio, ricercatrice della Scuola Normale Superiore di Pisa, e leader del team di astronomi.

Rendering 3D del supervento caldo nucleare (stella), e del supervento freddo che si espande a distanze simili alla dimensione della galassia ospite (molecular disk).

Rendering 3D del supervento caldo nucleare (stella), e del supervento freddo che si espande a distanze simili alla dimensione della galassia ospite (molecular disk).

Questo risultato e’ molto importante, perche’ dimostra cio’ che da molti anni gli astronomi sospettavano ma non potevano provare, ovvero che fenomeni molto energetici che avvengono nelle immediate vicinanze dei buchi neri super massicci non restano confinati in queste regioni centrali, ma hanno un impatto fortissimo su tutta galassia ospite, su scale 100mila o anche un milione di volte piu’ grandi. “Questi risultati confermano che lo studio multi-frequenza basato su dati di differenti osservatori nelle diverse bande dello spettro elettromagnetico e’ cruciale per avere una visione completa e corretta della co-evoluzione tra galassia e buco nero centrale”, commenta Enrico Piconcelli, ricercatore INAF OAR che ha partecipato allo studio.”E’ inoltre affascinante, ed insospettabile fino a pochi anni fa, l’idea che fenomeni su scale spaziali cosi diverse siano collegati, e siano il risultato della radiazione prodotta nella gigantesca fucina di energia associata al buco nero.”

“Il supervento caldo nucleare era era passato del tutto inosservato fino ad oggi. Confrontando i dati dei due satelliti NuSTAR e Chandra lo abbiamo trovato nei dati di entrambi i satelliti, allora non abbiamo avuto piu’ dubbi di aver finalmente trovato il  motore dei superventi galattici “, spiega Simonetta Puccetti,  astronoma del’ASI-ASDC che ha curato l’analisi dei dati dei satelliti a raggi X. 

Rilevazione nel profilo della riga CO(2-1) di superventi di oltre 1000km/s

Rilevazione nel profilo della riga CO(2-1) di superventi di oltre 1000km/s

“Questa scoperta segna una svolta nello studio delle galassie e della loro evoluzione. Dopo anni di studi, abbiamo finalmente trovato la prova osservativa che i buchi neri al centro delle galassie sono in grado, tramite “super-venti” molto energetici, di cambiare il corso della vita di una galassia.  In termini di dimensioni, e’ come affermare che una coccinella, tramite lo sbattere delle ali, e’ in grado di innescare dei tornado talmente potenti da influenzare le condizioni climatiche dell’intero pianeta”, dice Angela Bongiorno, ricercatrice post-doc di INAF-OAR, che ha partecipato allo studio. “Rimangono ancora tante le cose da capire relative a tale fenomeno, ma questo risultato rappresenta il primo faro su una strada fino ad oggi praticamente buia.  “

I superventi rappresentano uno dei modi piu’ importanti e misteriosi attraverso i quali i buchi neri super massicci comunicano con i loro galassie ospiti . Una piena comprensione di questi fenomeni estremamente energetici e spettacolari puo’ essere raggiunto solo attraverso l’approccio utilizzato in questo lavoro, vale a dire dare voce sia al gas caldo, brillante nei raggi X , e il gas freddo , da cui nascono le stelle, rilevabile a lunghezze d’onda millimetriche”, afferma Simona Gallerani, astrofisica presso SNS .

Questa scoperta e’ stata resa possibile soltanto dall’unicita’ della sinergia tra osservatori nel millimetrico (PdBI) e nei raggi X (Chandra e NuSTAR) e apre la via a questo tipo di studi in oggetti anche piu’ estremi e distanti. Il futuro lancio di nuovi e piu’ potenti satelliti nei raggi X come ASTRO-H e ATHENA  non potra’ che rendere ancora piu’ eccitante questo campo di ricerca.

Read more: http://adsabs.harvard.edu/abs/2015arXiv150301481F

Author: Marcos Valdes

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