Il l blazar gira come una trottola: forse ha due buchi neri supermassicci


Un gruppo internazionale di astronomi guidato dai ricercatori del Max Planck Institute ha scoperto che il nucleo galattico attivo della galassia OJ 287 genera un getto radio con precessione uniforme su una scala temporale di circa 22 anni. La precessione del getto potrebbe anche spiegare le variazioni di luminosità della galassia.

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Immagine artistica della regione centrale della galassia attiva OJ 287 con un getto in precessione. La precessione potrebbe essere causata da un buco nero binario (riquadro A) o da un disco di accrescimento disallineato (riquadro B).

Per decifrare i geroglifici egizi è servito molto tempo, ma soprattutto un ritrovamento archeologico d’eccezione: la Stele di Rosetta, rinvenuta nel 1799. Essa era inscritta con tre lingue differenti, ma solo quando ci si rese conto che il messaggio doveva essere il medesimo si è riusciti a sfruttare una delle tre lingue, il greco antico, per leggere le altre due: il demotico e i geroglifici egizi. Questa scoperta aprì una finestra completamente nuova per capire l’antica cultura egiziana.

Similmente a quanto avvenuto con la Stele, ora un gruppo di ricerca, guidato da Silke Britzen del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) di Bonn, ha decifrato il getto radio di una galassia che è stata soprannominata la Stele di Rosetta dei blazar. I blazar sono nuclei galattici attivi in cui viene alimentato un buco nero supermassiccio centrale.

Questa galassia, OJ 287, è ben nota agli astronomi, poiché le sue fluttuazioni di luminosità alle lunghezze d’onda del visibile sono state osservate dalla fine del XIX secolo, fornendo una delle più lunghe curve di luce dell’astronomia.

OJ 287 si trova ad una distanza di circa 3.5 miliardi di anni luce e ospita almeno un buco nero supermassiccio di massa da milioni a miliardi di volte quella del Sole. Il buco nero è attivo e produce un getto, cioè un flusso di plasma che ha origine nella regione nucleare centrale della galassia, osservabile alle lunghezze d’onda radio.

Nonostante decenni di osservazioni di numerose sorgenti e molti studi complessi, i getti radio sono rimasti enigmatici. L’origine delle variazioni di luminosità del getto sono state perlopiù attribuite al suo meccanismo di alimentazione dal buco nero centrale. D’altra parte, le caratteristiche di movimento osservate nei getti – chiamate nodi – sono state attribuite a ande d’urto (shock) che vi viaggerebbero all’interno. Gli astronomi hanno cercato una connessione tra entrambi i fenomeni, senza trovare una risposta soddisfacente.

Il gruppo di ricerca guidato da Britzen ha utilizzato una tecnica di osservazione originale per monitorare in grande dettaglio il getto di OJ 287 vicino al suo sito di lancio, in prossimità del buco nero centrale, sfruttando la tecnica dell’interferometria radio che coinvolge radiotelescopi in tutto il mondo per formare un enorme telescopio virtuale del diametro della Terra, capace di ingrandire i centri delle galassie e di osservare getti vicini al buco nero centrale con una risoluzione senza precedenti.

Considerando un ampio set di dati che copre un lungo periodo di tempo, il team ha ora trovato una forte indicazione che entrambi i fenomeni hanno la stessa origine e possono essere spiegati dal solo movimento di precessione del getto.

«Le variazioni di luminosità derivano dalla precessione del getto che induce una variazione del Doppler boosting quando l’angolo di osservazione del getto cambia. È stato davvero sorprendente quando abbiamo scoperto che non solo il getto precede, ma sembra anche seguire un movimento più piccolo simile alla nutazione. Il movimento combinato di precessione-nutazione porta alla variabilità radio e può anche spiegare alcuni dei flares della luce», spiega Michal Zajacek, ricercatore del MPIfR che ha eseguito la modellizzazione del modello di precessione. «Questo offre un’opportunità unica per comprendere i getti e la loro potenziale origine nelle immediate vicinanze del buco nero. Questo getto serve davvero come Stele di Rosetta per noi e permetterà di capire i getti e i loro buchi neri attivi molto più profondamente».

Britzen e il suo team sono convinti che lo scenario della precessione possa anche spiegare i 130 anni di flaring ottico di questa fonte, ma sono necessari più dati per una conferma finale.

Rimangono dubbi sull’origine della precessione del getto. La precessione è un processo fisico ben noto, lo si può vedere all’opera nelle trottole o nel movimento della Terra stessa: si tratta del cambiamento della direzione dell’asse attorno al quale il corpo ruota. Infatti, l’asse di rotazione del nostro pianeta non è stabile, ma orbita nello spazio con un periodo di 26mila anni a causa dell’influenza mareale del Sole e della Luna.

Per la precessione del getto nella galassia OJ 287 il team di Britzen ha indicato due possibili scenari. «Possiamo avere o un sistema costituito da due buchi neri supermassicci con il disco di espulsione del getto costretto a oscillare a causa degli effetti mareali del buco nero secondario, oppure un sistema costituito da un singolo buco nero che interagisce marealmente con un disco di accrescimento disallineato», conclude Christian Fendt del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) a Heidelberg.

In ogni caso, il getto della galassia attiva OJ 287 è uno dei meglio conosciuti finora e sarà certamente usato per comprendere anche altri getti extragalattici. Potrebbe anche aiutare a svelare ulteriormente l’enigmatica attività dei buchi neri supermassicci.


Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “OJ287: deciphering the ‘Rosetta stone of blazars’ ”.

Fonte

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