Il vero mostro di un merger galattico

Immagine SDSS di Arp 299 in cui sono indicate le posizioni di Chandra dei due nuclei galattici. Crediti: Zezas et al. 2003

Arp 299, o NGC 3690, è un sistema di due galassie interagenti, situate a 134 milioni di anni luce nella costellazione dell’Orsa Maggiore, che sono arrivate ad un incontro ravvicinato circa 700 milioni di anni fa (oggetto peraltro di numerose osservazioni da parte di ricercatori INAF: vedi Media INAF o  Apj del 2004). Una serie di osservazioni realizzate in precedenza dall’osservatorio spaziale della NASA Chandra e dal satellite XMM-Newton dell’ESA, che rivelano raggi X a energie più basse, hanno già suggerito la presenza di buchi neri supermassicci in ciascuna delle due galassie. Tuttavia, dai dati di questi due telescopi non è chiaro se il processo di accrescimento di materia riguardi un buco nero o entrambi. Oggi, il telescopio spaziale NuSTAR della NASA ha permesso di individuare l’origine dei raggi X di alta energia dal sistema Arp 299, smascherando così il vero mostro che si cela dietro all’interazione galattica.

I dati di NuSTAR, che sta per Nuclear Spectroscopic Telescope Array, suggeriscono che il buco nero della galassia a destra della coppia è quello più attivo e sta divorando troppo gas, mentre il suo partner rimane dormiente e nascosto sotto il gas e la polvere intergalattica. “Quando due galassie interagiscono, il gas viene spazzato tutt’intorno per poi essere convogliato verso i rispettivi nuclei, alimentando così l’attività dei buchi neri e la formazione stellare”, spiega Andrew Ptak della NASA e autore principale dello studio. «Vogliamo capire il meccanismo che innesca l’attività dei buchi neri e quale processo determina l’esaurimento del gas intergalattico».

A sinistra, l’emissione nella banda X rivelata da NuSTAR, sovrapposta, al centro, all’immagine ottica ripresa, a destra, dal telescopio spaziale Hubble. Credit: NASA/JPL – Caltech/GSFC

I dati forniti da NuSTAR mostrano che il buco nero (a destra, nell’immagine ripresa in luce visibile) è di fatto quello più attivo. Man mano che si alimenta di gas, i vari processi di alta energia, che avvengono nelle regioni nucleari in prossimità del buco nero, riscaldano gli elettroni e i protoni fino a temperature dell’ordine di centinaia di milioni di gradi, creando un plasma supercaldo, detto corona, che trasforma la luce visibile in raggi X di alta energia. Gli scienziati ritengono che il buco nero a sinistra dell’immagine ottica si sta facendo un “pisolino”, cioè si trovi in uno stato di calma apparente, o stato dormiente, oppure è talmente oscurato dall’immensa quantità di gas e polvere che i raggi X vengono bloccati.

«E’ improbabile che entrambi i buchi neri siano attivi allo stesso tempo durante il processo di merging galattico”, dice Ann Hornschemeier della NASA, co-autrice dello studio, che ha presentato i risultati della ricerca al meeting dell’American Astronomical Society. “Quando i nuclei delle due galassie si avvicinano, le forze mareali sono talmente enormi che perturbano in maniera violenta il gas e le stelle e, a quel punto, i buchi neri possono diventare attivi».

NuSTAR è stato concepito idealmente per studiare i buchi neri oscurati dalla polvere e dal gas proprio come quelli del sistema galattico Arp 299. I raggi X di alta energia possono penetrare il gas denso, mentre quelli di più bassa energia e la luce visibile vengono bloccati. «Prima d’ora era impossibile individuare il vero mostro del merger galattico», conclude Ptak. Insomma, questi risultati forniscono nuovi indizi sul processo di fusione di due galassie e su come tale fenomeno alimenti l’attività dei buchi neri, un passo importante per comprendere l’evoluzione stessa delle galassie.

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arXiv: A Focused, Hard X-ray Look at Arp 299 with NuSTAR

Fonte: Media INAF | Scritto da Corrado Ruscica