A meno di un anno dal lancio nello spazio della missione giapponese di spettroscopia e imaging a raggi X, sono disponibili i primi risultati del telescopio spaziale, e sono sorprendenti. Il telescopio noto anche come XRISM, è gestito dalla Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) con la partecipazione dell’Agenzia spaziale europea (ESA). Le sue prime di XRISM hanno catturato la struttura, il movimento e la temperatura del materiale che turbina attorno a ai buchi neri supermassiccio, nonché le dinamiche dei rottami di supernove che segnano la morte di una grossa stella.
Il telescopio XRISM tra buchi neri e supernove
“Queste nuove osservazioni forniscono informazioni cruciali per comprendere come i buchi neri crescono catturando la materia circostante. Inoltre offrono una nuova visione della vita e della morte delle stelle massicce”, ha affermato in una dichiarazione (rif.) lo scienziato del progetto Matteo Guainazzi. “Esse mettono in mostra l’eccezionale capacità della missione nell’esplorazione dell’universo ad alta energia”.
La regione attorno al buco nero supermassiccio osservato, situato nella galassia NGC 4151 e distante circa 62 milioni di anni luce dalla Terra, ha qualcosa in comune con i resti della supernova osservata, chiamata supernova N132D e situata a circa 160.000 anni luce di distanza. Entrambi sono dominati da un gas surriscaldato chiamato plasma.
Il plasma produce raggi X ad alta energia e XRISM è lo strumento perfetto per osservare questo tipo di luce. Così, gli astronomi hanno acquisito nuove intuizioni sulle regioni più violente, turbolente e potenti del cosmo.
Iniziando dal supermassiccio
XRISM ha studiato il buco nero supermassiccio al centro della galassia a spirale NGC 4151 per scoprire come il titano cosmico, con un massa 30 milioni di Soli, consuma la materia. nello specificio, la sonda spaziale ha rivelato i dettagli del materiale in prossimità buco nero supermassiccio. XRISM ha permesso di tracciare il plasma mentre orbitava attorno al buco nero supermassiccio a una distanza di circa 0,1 anni luce.
Il materiale si è gradualmente spostato verso l’interno fino a una distanza di circa 0,001 anni luce prima di cadere nel buco nero. Prestando particolare attenzione alla firma a raggi X degli atomi di ferro, il team è stato in grado di determinare diverse strutture attorno al buco nero Tra queste il disco di accrescimento che lo alimenta gradualmente e una ciambella più distante di gas e polvere. Altri strumenti hanno osservato queste strutture nelle onde radio e nella luce infrarossa in precedenza.
Ma la tecnica utilizzata da XRISM è la prima in grado di determinare come è modellato il plasma attorno a un buco nero supermassiccio e come si muove. Questi dati potrebbero aiutare significativamente gli scienziati a comprendere come i buchi neri supermassicci si alimentano e crescono, consumando avidamente la materia circostante.
Arrivando alle supernove
Il relitto della supernova N132D è molto più vicino a noi rispetto al buco nero supermassiccio di NGC 4151. Si nella Grande Nube di Magellano la galassia nana vicina alla Via Lattea. Tuttavia, ciò non significa che le osservazioni XRISM di questa regione dello spazio siano meno impressionanti o importanti. La bolla interstellare di plasma è stata espulsa da una stella massiccia circa 3.000 anni prima che XRISM la vedesse.
Gli scienziati ipotizzavano che i resti delle supernove si sarebbero espansi verso l’esterno in modo uniforme sotto forma di un guscio di plasma semplice e sferico. Le osservazioni XRISM di N132D, sembrano contraddire questa ipotesi, con questi resti più simili a una ciambella. Il team è stato in grado di determinare che ha una temperatura di 10 miliardi di gradi Celsius. Per fare un paragone, il cuore del sole ha una temperatura di soli 15 milioni di gradi Celsius.
Osservazioni come questa potrebbero aiutare gli scienziati a comprendere meglio come gli elementi forgiati nel cuore delle stelle massicce vengono distribuiti nel cosmo quando queste stelle esplodono. Poiché questi elementi vengono poi integrati nella generazione successiva di stelle, questa è una parte vitale del ciclo di vita e morte stellare. Dal lancio di XRISM, avvenuto il 7 settembre 2023, il suo team scientifico ha lavorato duramente per stabilire le prestazioni dei suoi strumenti e perfezionare i metodi di analisi dei dati utilizzando 60 obiettivi chiave. Scienziati da tutto il mondo hanno finora presentato oltre 3000 proposte per studi che utilizzano XRISM, di cui 104 sono state accettate. Questi programmi di osservazione di successo inizieranno l’anno prossimo, con questi risultati iniziali che indicano che non abbiamo ancora visto il meglio di XRISM.
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