Il telescopio spaziale James Webb della Nasa continua a battere primati, rivelando il più grande flusso di gas surriscaldato finora conosciuto nell’universo, espulso da una galassia chiamata VV 340a. La scoperta, realizzata da un team dell’Università della California a Irvine, è stata pubblicata la scorsa settimana sulla rivista Science.

Si tratta di una galassia che erutta gas da entrambi i lati sotto forma di due nebulose allungate, un fenomeno prodotto dall’attività di un buco nero supermassiccio situato nel suo nucleo. Analizzando i dati del telescopio Webb, il team ha scoperto che ciascuna nebulosa si estende per almeno tre kiloparsec (un parsec equivale a circa 30mila miliardi di chilometri). Nella maggior parte delle galassie, questo tipo di gas altamente energetico resta confinato entro poche decine di parsec dal buco nero centrale. In VV 340a, invece, raggiunge distanze superiori di almeno un fattore 30.

Rappresentazione artistica di un getto in precessione che erutta dal buco nero supermassicio al centro della galassia VV 340a. Crediti: W. M. Keck Observatory / Adam Makarenko

Le osservazioni nelle onde radio condotte con il Karl G. Jansky Very Large Array, vicino a San Agustin, nel New Mexico (Usa), hanno rilevato la presenza di una coppia di getti di plasma su larga scala che emergono dai due lati della galassia. Gli astronomi sanno che tali getti, capaci di energizzare gas surriscaldato ed espellere materiale dalla galassia, si formano quando temperature estreme e intensi campi magnetici accompagnano il gas che precipita nel buco nero supermassiccio attivo. Una volta espulsi, i getti disegnano una struttura elicoidale, segno di un fenomeno noto come “precessione del getto” che descrive il cambiamento del suo orientamento nel tempo, in modo simile all’oscillazione di una trottola in rotazione.

Il team suggerisce che, propagandosi verso l’esterno, i getti si accoppino con il materiale della galassia ospite, spingendolo lontano dal nucleo ed eccitandolo fino a stati altamente energetici. L’energia coinvolta è enorme, equivalente all’esplosione di dieci miliardi di miliardi di bombe all’idrogeno ogni secondo. In questo processo si forma il cosiddetto gas a linee coronali, un plasma caldo e altamente ionizzato che è quasi sempre associato alle regioni interne dei buchi neri supermassicci attivi e che solo raramente viene osservato al di fuori delle galassie.

Le osservazioni effettuate dalle Hawaii con il telescopio Keck II hanno inoltre permesso di individuare una quantità ancora maggiore di gas, che si estende fino a 15 kiloparsec (50mila anni luce) dal buco nero. Secondo gli autori, questo gas più freddo rappresenta una sorta di “documento fossile” della storia dell’interazione tra i getti e la galassia, residuo di precedenti episodi di espulsione di materiale dal nucleo.

La combinazione dei dati raccolti da diversi strumenti – tra cui, appunto, il telescopio spaziale Webb e il Keck II – ha così consentito di studiare la struttura di gas coronale più estesa e coerente mai osservata finora. Le stime indicano che VV 340a sta perdendo una quantità di gas sufficiente a formare ogni anno circa 19 stelle come il Sole, un processo che limita in modo significativo la formazione stellare nella galassia, riscaldando e rimuovendo il materiale necessario alla nascita di nuove stelle.

Il prossimo passo per i ricercatori sarà quello di studiare altre galassie simili, per verificare se fenomeni analoghi siano comuni e per comprendere meglio come galassie come la Via Lattea potrebbero evolversi nel tempo.

Per saperne di più:

• Leggi su Science l’articolo “A precessing jet from an active galactic nucleus drives gas outflow from a disk galaxy” di J. A. Kadler, V. U et al.

Da dicembre 2021, quando il James Webb Space Telescope (Jwst) ha visto la prima luce a circa 1,5 milioni di chilometri dalla Terra, i ricercatori di tutto il mondo si interrogano sugli enigmatici puntini rossi che spiccano tra le galassie nelle immagini catturate dal telescopio. I cosiddetti little red dots (piccoli punti rossi) erano visibili quando l’universo aveva “solo” alcune centinaia di milioni di anni; circa un miliardo di anni dopo, però, sembrano essere scomparsi. Che cosa erano, dunque?

“I piccoli puntini rossi sono giovani buchi neri, cento volte meno massicci di quanto si pensasse in precedenza, avvolti in un bozzolo di gas, che stanno consumando per crescere. Questo processo genera un calore enorme, che traspare attraverso il bozzolo. Questa radiazione attraverso il bozzolo è ciò che conferisce ai piccoli puntini rossi il loro caratteristico colore rosso”, spiega Darach Watson. Crediti: Darach Watson/Jwst

Si è pensato fossero galassie massicce, abbastanza potenti da essere rilevate da Jwst 13 miliardi di anni dopo. Ma è molto strano che galassie così evolute fossero già presenti così presto nella storia cosmica. Ora, dopo due anni di analisi continua delle immagini con i piccoli punti rossi, i ricercatori del Cosmic Dawn Centre del Niels-Bohr Institute hanno trovato la spiegazione nel fenomeno più potente del nostro universo: i buchi neri.

«I piccoli punti rossi sono giovani buchi neri, cento volte meno massicci di quanto si credesse in precedenza, avvolti in un bozzolo di gas, che stanno consumando per ingrandirsi. Questo processo genera un calore enorme, che traspare attraverso il bozzolo. Questa radiazione attraverso il bozzolo è ciò che conferisce ai piccoli punti rossi il loro caratteristico colore rosso», afferma Darach Watson, ricercatore al Cosmic Dawn Center di Copenhagen e coautore dell’articolo che rivela la natura di questi oggetti, pubblicato oggi su Nature. «Sono molto meno massicci di quanto si credesse in precedenza, quindi non abbiamo bisogno di invocare tipologie di eventi completamente nuovi per spiegarli».

Attualmente sono noti centinaia di piccoli punti rossi. Sebbene siano tra i buchi neri più piccoli mai scoperti, hanno comunque una massa fino a 10 milioni di volte quella del Sole e un diametro di 10 milioni di chilometri.

I buchi neri inghiottono tutto ciò che si trova nelle loro vicinanze e crescono mentre lo divorano. Ma poiché l’orizzonte degli eventi dei buchi neri non è molto vasto, il gas in caduta si riscalda a temperature così elevate da brillare intensamente e rilasciare più energia di qualsiasi altro processo a noi noto. Questa intensa radiazione fa sì che gran parte della materia che il buco nero consuma venga espulsa.

La copertina dell’ultimo numero di Nature è dedicata a questa scoperta. Crediti: Darach Watson/Jwst

«Quando il gas cade verso un buco nero, si muove a spirale verso la superficie del buco nero, formando una sorta di disco o imbuto. Finisce per muoversi così velocemente e viene compresso così intensamente da generare temperature di milioni di gradi e illuminarsi intensamente. Ma solo una piccolissima quantità di gas viene inghiottita dal buco nero. La maggior parte viene espulsa dai poli durante la rotazione del buco nero. Ecco perché chiamiamo i buchi neri mangiatori disordinati», spiega Watson.

La nuova scoperta getta luce sulle fasi iniziali dell’evoluzione dei buchi neri e contribuisce a spiegare come, appena 700 milioni di anni dopo il Big Bang, potessero già esistere buchi neri supermassicci con masse fino a un miliardo di volte quella del Sole. «Abbiamo catturato i giovani buchi neri nel mezzo della loro rapida crescita, in una fase che non avevamo mai osservato prima. Il denso bozzolo di gas che li circonda fornisce il carburante di cui hanno bisogno per crescere molto rapidamente», conclude Watson.

«L’articolo propone un interessante scenario fisico per spiegare le proprietà osservative della nuova, inaspettata popolazione di nuclei galattici attivi distanti scoperta da Jwst, inclusi i little red dots, e sembrerebbe confermare che questa nuova popolazione tracci le prime, rapidissime fasi di accrescimento dei buchi neri supermassicci», commenta a Media Inaf Roberto Gilli, astrofisico di Inaf Bologna, non direttamente coinvolto nello studio ma esperto conoscitore dell’argomento. «Sarà ora interessante verificare se tali oggetti sono presenti e abbondanti anche nell’universo vicino per capire con un maggior dettaglio quali sono i meccanismi che portano alla formazione dei buchi neri supermassicci, uno dei principali misteri dell’astrofisica extragalattica».

Per saperne di più:

• Leggi su Nature l’articolo “Little red dots as young supermassive black holes in dense ionized cocoons” di V. Rusakov, Darach. Watson, G. P. Nikopoulos, Gabriel Brammer, R.Gottumukkala, T. Harvey, Kasper Elm Heintz, R. Damgaard, S. A. Sim, Albert. Sneppen, A. P. Vijayan, N.Adams, D. Austin, C. J. Conselice, C.M. Goolsby, Sune Toft, J. Witstok