Fin dagli anni ’70, gli astronomi hanno notato che i buchi neri supermassicci (SMBH) si trovano al centro della maggior parte delle galassie più massicce. In alcune situazioni, questi buchi neri accelerano gas e polvere dai loro poli, formando getti relativistici che possono estendersi per migliaia di anni luce. Utilizzando il Telescopio Spaziale Hubble della NASA/ESA, un team di astronomi ha osservato il getto che emana dal centro di M87, la galassia supermassiccia situata a 53,5 milioni di anni luce di distanza. Con grande sorpresa, il team ha osservato nova che eruttano lungo la traiettoria del getto, il doppio di quelle osservate in M87 stessa.
Il team era guidato da Alec M. Lessing, un astronomo dell’Università di Stanford, e includeva ricercatori dell’American Museum of Natural History, dell’Università di Maryland a Baltimora, della Columbia University, della Yale University, dell’Institut SETI e del Goddard Space Flight Center della NASA. L’articolo che dettagliava le loro scoperte è recentemente apparso in The Astrophysical Journal. La loro ricerca faceva parte di un sondaggio di 9 mesi sulla galassia M87 utilizzando lo Spettrografo delle Origini Cosimiche (COS) di Hubble in ultravioletti prossimi.
Fino ad oggi, tutte le novae erano state osservate in sistemi a doppia stella costituiti da una stella gigante rossa e un compagno di nano bianco. In questi sistemi, gli strati esterni della gigante rossa vengono aspirati dal nano bianco e accumulati sulla sua superficie. Quando il nano bianco accumula abbastanza idrogeno, lo strato esplode in un “eruzione nova”, e il ciclo ricomincia. Quando il team ha osservato M87 utilizzando il COS di Hubble, ha trovato il doppio di eruzioni nova vicino al getto lungo 3000 anni luce rispetto alla galassia stessa durante il periodo monitorato.
Un’immagine di Hubble di M87 mostra un getto di plasma lungo 3.000 anni luce che esplode dal buco nero centrale da 6,5 miliardi di masse solari della galassia. Credito: NASA/ESA/STScI/A. Lessing et al. (2004).
Questi risultati suggeriscono che ci sono il doppio dei sistemi stellari binari che formano nova vicino al getto o che questi sistemi eruttano il doppio delle volte rispetto a sistemi simili altrove nella galassia. Un’altra possibilità è che il getto stia riscaldando le stelle giganti rosse in questi sistemi binari, facendole traboccare ulteriormente e scaricare più idrogeno sul compagno nano. Tuttavia, i ricercatori hanno stabilito che questo riscaldamento non è abbastanza significativo da avere questo effetto. Come spiegato da Lessing in un comunicato stampa dell’ESA:
“Non sappiamo cosa stia succedendo, ma è una scoperta molto emozionante. Questo significa che c’è qualcosa che manca dalla nostra comprensione di come i getti dei buchi neri interagiscono con l’ambiente circostante… C’è qualcosa che il getto sta facendo ai sistemi stellari che vagano nel quartiere circostante.
“Magari il getto spalanca in qualche modo carburante di idrogeno sui nane bianche, causando loro di eruttare più frequentemente. Ma non è chiaro se sia una spinta fisica. Potrebbe essere l’effetto della pressione della luce che proviene dal getto. Quando consegni l’idrogeno più velocemente, ottieni eruzioni più veloci. Qualcosa potrebbe raddoppiare il tasso di trasferimento di massa sui nane bianche vicino al getto.”
Questa non è la prima volta che gli astronomi notano aumentati livelli di attività intorno al getto di M87. Poco dopo il lancio di Hubble nel 1990, gli astronomi osservarono il SMBH della galassia utilizzando la sua Faint Object Camera (FOC) di prima generazione. Queste osservazioni rivelarono “eventi transitori” che potrebbero essere prova di novae, ma la vista della FOC era troppo ristretta per confrontare quanto stava accadendo tra il getto e la regione nei pressi del getto. Grazie alla campagna di nove mesi che si basava sulle telecamere aggiornate di Hubble (che hanno una visuale più ampia) e osservava l’ambiente del getto ogni cinque giorni, il team è stato in grado di contare le novae lungo la traiettoria del getto.
Sag A* confrontato con M87* e l’orbita di Mercurio. Credito: collaborazione EHT
Le osservazioni, che sono state le immagini più profonde mai scattate di M87, hanno rivelato 94 novae all’interno della regione interna della galassia M87. Ha dichiarato il coautore Michael Shara, Curatore di Astrofisica all’American Museum of Natural History:
“Il getto non era l’unica cosa su cui stavamo concentrando — stavamo guardando l’intera galassia interna. Una volta che hai tracciato tutte le novae conosciute sopra M87 non avevi bisogno di statistiche per convincerti che c’era un eccesso di novae lungo il getto. Non è scienza missilistica. Abbiamo fatto la scoperta semplicemente guardando le immagini. E sebbene siamo stati davvero sorpresi, le nostre analisi statistiche dei dati hanno confermato ciò che abbiamo chiaramente visto.”
Queste osservazioni confermano che il venerabile Hubble ha ancora la capacità di rivelare nuove e interessanti informazioni sull’Universo. Inoltre, questi risultati offrono un’opportunità per studi di follow-up per scoprire di più su come i getti relativistici potrebbero influenzare i sistemi stellari che si estendono ben oltre le loro galassie.
Ulteriori letture: ESA Hubble, The Astrophysical Journal