UFO, getti di materia che escono dai buchi neri supermassicci

UFO: ultra-fast outflows, getti superveloci che fuoriescono da un buco nero galattico. Ricostruzione artistica, crediti: ESA/AOES Medialab

Una curiosa correlazione tra la massa di un buco nero nel centro di una galassia e la velocità delle stelle in una vasta struttura sferica attorno ad esso ha lasciato perplessi gli astronomi per anni. Un team internazionale guidato da Francesco Tombesi, giovane ricercatore italiano che lavora ora presso il Goddard Space Flight Center della NASA, ha identificato un nuovo tipo di getti – dalla simpatica sigla, UFO – che possono fuoriuscire da un buco nero e che sembrano essere abbastanza potenti e abbastanza comuni per spiegare questo legame.

Maggior parte delle grandi galassie contiene un buco nero centrale con una massa milioni di volte quella del Sole, ma le galassie che ospitano i buchi neri più massicci hanno anche dei rigonfiamenti che contengono, in media, stelle che si muovono più velocemente del resto della galassia. Questo legame ha suggerito una sorta di meccanismo di feedback tra il buco nero e il processo di formazione delle stelle nelle sue vicinanze. Eppure non c’era finora nessuna spiegazione adeguata a come il buco nero potesse influenzare la nascita di nuove stelle

“Questo è stato fino ad oggi un vero e proprio enigma. Tutto indicava che i buchi neri supermassicci in qualche modo influivano sulle stelle circostanti, ma solo ora stiamo cominciando a capire come lo fanno”, ha detto Tombesi.

I buchi neri supermassicci nelle galassie attive sono in grado di produrre getti di particelle sottili (in arancione nella foto) e più ampi flussi di gas (blu-grigio) conosciuti come deflussi ultra-veloci, che sono abbastanza potenti da poter regolare sia la formazione di stelle nella galassia sia la crescita del buco nero.

Già si sapeva che i buchi neri galattici emettono getti di particelle ad altissima velocità, ma tali particelle non possono essere la fonte della fomazione stellare nei pressi del buco nero in quanto sono troppo veloci ed energetici, tanto da riuscire a superare i confini stessi della galassia a velocità che possono arrivare alla metà della velocità della luce.

Nel corso dell’ultimo decennio, le prove per un nuovo tipo di getti causati sempre a un buco nero sono iniziati ad affiorare. Al centro di alcune galassie attive, osservazioni di raggi X a lunghezze d’onda corrispondenti a quelle del ferro mostravano che c’era qualcosa in più.

In due studi pubblicati in precedenza, Tombesi e i suoi colleghi hanno dimostrato che queste nubi rappresentato un tipo distinto di deflusso. In questo ultimo studio, che è comparso nel numero del 27 febbraio della Monthly Notices della Royal Astronomical Society, i ricercatori hanno osservato 42 galassie attive utilizzando il satellite dell’Agenzia Spaziale Europea XMM-Newton per perfezionare la posizione e le proprietà di questi così detti “deflussi ultra-veloci” – in inglese UFO, che sta per ultra-fast outflows. Le galassie prese in considerazione sono tutte a meno di 1,3 miliardi di anni luce di distanza.

I deflussi erano presenti nel 40 per cento del campione, il che suggerisce che si tratta di caratteristiche comuni di buco nero galattico. In media, la distanza tra le nuvole ed il buco nero centrale è inferiore a un decimo di un anno luce. La loro velocità media è di circa il 14 per cento della velocità della luce, ovvero circa 151 milioni di km orari, e il team stima che la quantità di materia necessaria per sostenere il flusso in uscita è vicino a una massa solare all’anno – comparabile al tasso di accrescimento di questi buchi neri.

“Anche se più lenti dei già noti getti di particelle, gli UFO sono in possesso di una velocità molto più alta rispetto ad altri tipi di deflussi galattici, il che li rende molto più potenti”, ha spiegato Tombesi.

Tali flussi hanno le potenzialità per svolgere un ruolo importante negli avvenimenti galattici, come la retroazione necessaria per spiegare l’alone di stelle intorno al buco nero.

Senza questi deflussi, la crescita del buco nero centrale sarebbe molto più veloce e non corrisponderebbe a quanto osservato dagli astronomi.

Tombesi e il suo team prevedono un significativo miglioramento nella comprensione del ruolo dei deflussi ultra-veloci con il lancio del telescopio a raggi X giapponese Astro-H, attualmente previsto per il 2014. Nel frattempo, si concentreranno sulla comprensione dei meccanismi fisici che danno origine agli UFO, un elemento importante per comprendere il quadro generale della nascita e dello sviluppo delle galassie.