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settembre 15, 2016 - e.s.o.

Un buco nero senza cibo lascia al buio la sua galassia

Il mistero di un raro mutamento nel comportamento di un buco nero supermassiccio al centro di una galassia distante è stato risolto da un gruppo internazionale di astronomi che hanno usato il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO insieme al telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e l'Osservatorio per raggi X Chandra, della NASA. Sembra che il buco nero sia rimasto a corto di rifornimenti e non abbia più carburante a sufficienza per illuminare i suoi dintorni.

Molte galassie hanno un nucleo estremamente brillante alimentato da un buco nero supermassiccio. Questi nuclei fanno di queste "galassie attive" alcuni tra i più brillanti oggetti dell'Universo. Si pensa che siano così luminosi perchè il materiale diviene incandescente mentre cade sul buco nero, attraverso un processo noto come accrescimento. La luminosità varia notevolmente tra una galassia attiva e l'altra, così gli astronomi le classificano in diverse classi a seconda delle proprietà della luce che emettono [1].

Si è osservato che alcune di queste galassie cambiano drasticamente nel corso di una sola decina d'anni, un batter d'occhio in termini astronomici. Ma la galassia attiva studiata in questo lavoro, Markarian 1018, si distingue dalle altre perchè ha cambiato classe una seconda volta, tornando negli ultimi cinque anni a quella che era la sua classificazione iniziale. Si conosce solo una manciata di galassie che percorrono il ciclo completo, ma nessuna prima d'ora è stata studiata in modo così dettagliato.

La scoperta della natura volubile di Markarian 1018 è un risultato casuale della survey CARS (Close AGN Reference Survey), un progetto in collaborazione tra l'ESO e altre organizzazioni per raccogliere informazioni su una quarantina di galassie attive vicine. Le osservazioni di Markarian 1018 programmate con lo strumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT dell'ESO hanno svelato il cambiamento sorprendente nella produzione luminosa della galassia.

"Siamo rimasti sbalorditi nel vedere un cambiamento così significativo e inusuale in Markarian 1018", commenta Rebecca McElroy, prima autrice dell'articolo che descrive la scoperta e studentessa di dottorato all'Università di Sydney e al Centro di Eccellenza per l'Astrofisica a tutto cielo (CAASTRO).

L'osservazione della galassia casualmente appena poco dopo il momento in cui aveva iniziato a indebolirsi è stata un'occasione inaspettata per imparare che cosa fa mutare aspetto a queste galassie, come ha dichiarato Bernd Husemann, responsable del progetto CARS e primo autore di uno dei due articoli relativi alla scoperta: "Siamo stati fortunati a rilevare l'evento solo 3 o 4 anni dopo l'inizio del declino, così abbiamo potuto iniziare una campagna di monitoraggio per studiare i dettagli della fisica dell'accrescimento in galassie attive che altrimenti non potrebbero essere studiate."

Il gruppo di #ricerca ha sfruttato al massimo l'opportunità per cercare di mettere a fuoco quale fosse il processo che faceva cambiare in modo così notevole la luminosità di Markarian 1018. Le cause potevano risiedere in svariati eventi astrofisici, ma l'equipe ha potuto escludere la possibilità che fosse una singola stella attirata e divorata dal buco nero [2] e ha messo in dubbio la possibilità di oscuramento dovuto al gas sulla linea di vista [3]. Ma anche dopo la prima serie di osservazioni non si era ancora capito quale fosse il vero meccanismo responsabile per le sorprendenti variazioni di Markarian 1018.

L'equipe ha potuto raccogliere ulteriori dati dopo aver ottenuto tempo di osservazione al telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e all'osservatorio per raggi X Chandra della NASA. Con i nuovi dati di tutti questi strumenti sono stati in grado di svelare l'arcano - il buco nero stava lentamente spegnendosi per fame, per la mancanza di materiale da accrescere.

"È possibile che l'inedia sia dovuta all'interruzione del flusso di carburante", commenta Rebecca McElroy. "Una possibilità interessante sarebbe che la causa dell'interruzione sia l'interazione con un secondo buco nero supermassiccio". Non è strano pensare a un sistema binario di buchi neri in Markarian 1018, poichè la galassia è il frutto della fusione tra due galassie di simile massa - ciascuna delle quali conteneva molto probabilmente un buco nero supermassiccio nel nucleo.

Continua la #ricerca dei meccanismi all'opera nelle galassie attive come Markarian 1018 che cambiano il loro aspetto: "L'equipe deve lavorare in fretta per determinare le cause del ritorno all'oscurità di Markarian 1018", commenta Bernd Husemann. "Le campagne di monitoraggio in corso con i telescopi dell'ESO e altri strumenti permetteranno di esplorare il mondo dei buchi neri "affamati" e delle galassie attive mutevoli in dettaglio".

Note

[1] Le più brillanti galassie attive sono dette quasar, oggetti in cui il nucleo brillante oscura il resto della galassia. Un'altra classe, meno estrema, è nota come galassie di Seyfert. Era stato inizialmente escogitato un metodo che utilizza luminosità e spettro di emissione - il grafico dell'intensità della radiazione emessa in funzione della lunghezza d'onda - per distinguere le galassie di Seyfert in due classi: tipo 1 e tipo 2. Successivamente sono state introdotte classificazioni più fini, come ad esempio il tipo 1.9.

[2] Un evento di distruzione mareale (noto anche come TDE = tidal disruption event) si verifica quando una stella si avvicinatroppo a un buco nero supermassiccio ed è lacerata dalla forza mareale prodotta dalla gravità. Ne risulta un forte aumentodella luminosità della regione centrale della galassia che declina poi lentamente in un periodo di alcuni anni. Le variazioni di luminosità osservate in Markarian 1018 non corrispondono al profilo temporale di un evento di questo tipo.

[3] L'oscuramento dovuto al gas può influenzare la classificazione di una galassia attiva: il gas lunga la linea di vista può passare di fronte al nucleo luminoso della galassia, come fa la nebbia davanti a fari di una macchina, e ridurre la luce che loattraversa. Questo modifica anche lo spettro della galassia e potrebbe influire anche sulla classificazione.

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