Gli astronomi hanno individuato i più grandi getti mai visti eruttare da un buco nero. I getti si estendono per circa 23 milioni di anni luce. Ben oltre i limiti della galassia che lo ospita e si estendono per una lunghezza pari a quella 140 volte la Via Lattea. I getti eruttano da un buco nero supermassiccio nel cuore di una galassia situata a circa 7,5 miliardi di anni luce di distanza. I getti che esplodono da sopra e da sotto il buco nero emettono trilioni di volte più energia al secondo rispetto al nostro Sole.
Questi getti erano già noti
“Conosciamo da molto tempo queste strutture create dai buchi neri supermassicci al centro della galassia, ma questa in particolare si distingue per tre motivi”, ha detto Martin Hardcastle, membro del team dell’Università di Hertfordshire. “Innanzitutto, è la più grande scoperta, con oltre 20 milioni di anni luce da un’estremità all’altra. Significa che va dal centro della sua galassia madre fino al vuoto tra galassie. In secondo luogo, è uno dei più potenti che conosciamo, con un tasso elevato di caduta della materia nel buco nero. Ed infine, è stato trovato quando l’universo aveva solo circa la metà della sua età attuale.
La scoperta di un sistema così grande di getti di buchi neri, descritta in un articolo pubblicato il 18 settembre sulla rivista Nature. La scoperta indica ai ricercatori che tali flussi potrebbero aver influenzato l’evoluzione delle galassie nell’universo primordiale in misura molto maggiore di quanto si sospettasse in precedenza. “Gli astronomi credono che le galassie e i loro buchi neri centrali co-evolvano. Un aspetto chiave è che i getti possono diffondere enormi quantità di energia che influenzano la crescita delle loro galassie ospiti e di altre galassie vicine a loro”, ha affermato in una dichiarazione il membro del team George Djorgovski. “Questa scoperta dimostra che i loro effetti possono estendersi molto più lontano di quanto pensassimo”.
Hardcastle e colleghi hanno scoperto il grande getto utilizzando il radiotelescopio LOw Frequency ARray (LOFAR). Questo strumento europeo ha condotto un’indagine del cielo che ha finora rivelato una vasta gamma di oltre 10.000 di queste deboli megastrutture. Questo è un numero che ha scioccato gli astronomi perché, sebbene centinaia di questi grandi sistemi a getto fossero stati scoperti prima delle osservazioni LOFAR, gli astronomi li avevano ancora considerati relativamente rari.
La mole di sforzi fatta per scovarli
“I grandi getti da un buco nero, erano noti prima che iniziassimo la campagna, ma non avevamo idea che ce ne sarebbero stati così tanti“, ha detto Hardcastle. “Di solito, quando otteniamo una nuova capacità di osservazione, scopriamo qualcosa di nuovo. Ma è stato comunque molto emozionante vedere così tanti di questi oggetti emergere”. Il team ha iniziato a dare la caccia ai getti dei buchi neri nel 2018, quando ha iniziato a studiare anche i tenui filamenti che attraversano i vuoti tra le galassie. Mentre si dava la caccia a questi deboli tentacoli il team ha visto per la prima volta diverse strutture di getti di buchi neri sorprendentemente lunghe.
“Quando abbiamo scoperto per la prima volta questi getti giganti, siamo rimasti piuttosto sorpresi”, ha detto il capo del team Martin Oei, uno studioso post-dottorato del Caltech. Sono stati utilizzati vari metodi per dare la caccia ai getti nascosti nei dati LOFAR, tra cui l’apprendimento automatico, la scansione visiva e la collaborazione con scienziati da tutto il mondo per doppi controlli.
Una volta identificati i getti, il team si è rivolto al Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) e al Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) per individuare il loro punto di origine. Hanno scoperto che la casa di questo buco nero supermassiccio era una galassia pesante circa dieci volte più grande della nostra Via Lattea. Gli scienziati hanno quindi utilizzato il WM Keck Observatory alle Hawaii per determinare che i getti hanno origine a 7,5 miliardi di anni luce dalla Terra.
Jet-blasting vs modalità radiativa
Il buco nero supermassiccio da cui proviene non è in realtà in modalità jet-blasting. Invece, è in uno stato chiamato modalità radiativa, durante la quale perde energia tramite potenti venti di particelle. Entrambi questi stati sono associati a buchi neri in accrescimento che si trovano in una fase di divoramento attivo di materia dall’ambiente circostante emettendo energia come risultato finale. La modalità radiativa era più comune nell’universo primordiale, dove i buchi neri venivano visti irradiare energia. I buchi neri in modalità jet-blasting sono più comuni nell’universo locale.
Ma gli astronomi non si aspettavano che i buchi neri in modalità radiativa potessero lanciare getti così tremendamente grandi. Il meccanismo che ha permesso a questo getto di durare abbastanza a lungo da raggiungere tali lunghezze nell’universo primordiale turbolento è attualmente sconosciuto. “Penso che ci siano aspetti fondamentali. Il primo è che i getti possono effettivamente rimanere accesi e stabili per così tanto tempo, anche nell’universo relativamente primordiale. L’altro è che, poiché queste fonti possono raggiungere queste grandi dimensioni, inquinano il vuoto tra le galassie con campi magnetici e particelle energetiche, il che potrebbe avere importanti implicazioni per lo studio della storia dei campi magnetici nell’universo”. ha dichiarato Hardcastle.
“Questi sistemi crescono con il tempo. Vedere una sorgente molto grande ci dice che stiamo osservando qualcosa di molto vecchio. In questo caso, pensiamo che il getto sia stato acceso per circa un miliardo di anni”, ha detto. “È interessante perché questi getti normalmente hanno vite molto più brevi e crescono fino a dimensioni molto più piccole”.
Le prossime indagini
“Ci deve essere qualcosa nel buco nero e nell’accrescimento in questo sistema che è estremamente stabile”, ha aggiunto Hardcastle. “Quello che stiamo imparando dal gran numero di giganti è che questo deve essere un evento relativamente comune”. Il fatto che LOFAR sia stato in grado di scoprire getti così tremendamente grandi non è, di per sé, così sconvolgente per il team.
“Ci stiamo preparando da un po’. Da tempo è chiaro che i nostri nuovi sondaggi radio sono molto più sensibili dei precedenti. Possiamo rilevare queste sorgenti deboli e molto estese”, ha detto. “In un certo senso, non sorprende affatto che abbiamo battuto il nostro precedente record per la più grande rilevata. Le implicazioni per la storia del buco nero e la storia del campo magnetico su larga scala dell’universo sono ancora molto interessanti”. I prossimi passi del team saranno di indagare su come questi giganteschi getti di buchi neri influenzano le galassie circostanti.
“Il magnetismo sul nostro pianeta consente alla vita di prosperare, quindi vogliamo capire come è nato. Sappiamo che il magnetismo pervade la rete cosmica, e che si fa strada nelle galassie e nelle stelle e infine nei pianeti. Ma la domanda è: da dove inizia? Questi getti giganti hanno diffuso il magnetismo nel cosmo?”. Se il team ha ragione, dovrebbero esserci molti più getti di buchi neri massicci nel cosmo da studiare.
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