I nuclei galattici attivi hanno messo in confusione Gaia


Da un confronto tra i dati di Gaia e quelli dei radiotelescopi è emerso un errore sistematico nelle misure fatte dal telescopio spaziale Esa circa le coordinate di un’intera classe di oggetti celesti, i nuclei galattici attivi.

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La galassia Virgo A e il getto che emana dal suo nucleo galattico attivo, visto da un radio interferometro.

Astrofisici dell’Istituto di Fisica e Tecnologia di Mosca, dell’Istituto fisico Lebedev dell’Accademia Russa delle Scienze (LPI RAS) e della NASA hanno trovato un errore nelle coordinate dei nuclei galattici attivi misurati dal telescopio spaziale Gaia, e hanno contribuito a correggerlo. I risultati, pubblicati su The Astrophysical Journal, servono anche come conferma indipendente del modello astrofisico di questi oggetti.

“Uno dei risultati chiave del nostro lavoro è un modo nuovo e abbastanza inaspettato di studiare indirettamente l’emissione ottica dalle regioni centrali dei nuclei galattici attivi. C’è molto che le osservazioni ottiche dirette non possono mostrarci. Ma i radiotelescopi si sono rivelati utili per completare l’immagine”, ha commentato Alexander Plavin, ricercatore presso il laboratorio di astrofisica relativistica del MIPT e dottorando al LPI RAS.

Mentre la precisione delle coordinate ottenute dai telescopi ottici basati sulla Terra è piuttosto limitata, gli osservatori orbitali come Gaia offrono una soluzione. Lanciato nel 2013, riceve segnali da sorgenti cosmiche relativamente remote e ne recupera le coordinate con una precisione superiore.

Prima di Gaia, le coordinate più precise sono state misurate con array di radiotelescopi. Si tratta di sistemi di telescopi in grado di captare un segnale a bassa frequenza, cioè le onde radio, con una risoluzione decente. In questo modo si possono produrre immagini piuttosto dettagliate, ma la posizione degli oggetti nello spazio è determinata con una precisione leggermente inferiore a quella di Gaia.

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Una rete globale di radiotelescopi. Sistemi composti da più telescopi di questo tipo si sono dimostrati fondamentali per completare Gaia, l’osservatorio orbitale dell’Agenzia spaziale europea.

Il team del MIPT-LPI ha scoperto che, con tutta la sua precisione, anche Gaia non è infallibile. Un confronto tra i dati di Gaia e dei radiotelescopi ha rivelato un errore sistematico nelle misurazioni dell’osservatorio orbitale di un’intera classe di oggetti celesti, chiamati nuclei galattici attivi (AGN). Di conseguenza, le mappe spaziali più accurate sono quelle che si basano su osservazioni orbitali supportate da telescopi terrestri, i cui dati radio consentono di correggere le coordinate.

Un nucleo galattico attivo è una regione compatta e molto luminosa al centro di una galassia. Gli spettri di emissione delle AGN differiscono da quelli delle stelle, il che solleva la questione di quale oggetto è al centro. Il consenso attuale è che le AGN ospitano buchi neri che assorbono la materia delle galassie che le ospitano. Oltre al disco galattico, al nucleo luminoso e ad una nuvola di polvere intorno ad esso, tali sistemi possono includere potenti deflussi di materia noti come jet. A seconda della natura del getto, un AGN può essere classificato come un quasar, un blazar o altro.

Yuri Kovalev, che dirige i laboratori di astrofisica al MIPT e LPI RAS, ha spiegato: “Abbiamo ipotizzato che il getto possa essere responsabile dell’errore sistematico nelle coordinate dei nuclei galattici attivi misurati da Gaia. Questo si è effettivamente dimostrato il caso. Si è scoperto che se un oggetto ha un getto sufficientemente lungo, Gaia percepisce che la sorgente è molto più lontana lungo la direzione del getto rispetto ai radiotelescopi”.

L’effetto non può essere classificato come casuale, perché l’offset era in direzione del getto, e un errore statisticamente significativo è stato osservato solo per le AGN con le “code” più lunghe. Vale a dire, quelli i cui getti erano di ordini di grandezza superiori alle dimensioni delle galassie stesse. La grandezza dell’offset era paragonabile alla lunghezza dei getti.

Dallo scorso anno, Gaia fornisce anche informazioni sui “colori” visibili delle galassie. Questo ha permesso ai ricercatori di determinare le singole coordinate e i contributi allo spettro di emissione delle varie parti della galassia: la sorgente, il disco, il getto e le stelle. Gli spostamenti delle coordinate si sono dimostrati dovuti principalmente alla lunghezza dei getti e alle dimensioni ridotte dei dischi di accrescimento. Detto questo, misurare l’emissione stellare non ha quasi nessun effetto sulla precisione con cui viene determinata la posizione di una galassia.

Questi risultati hanno portato gli autori a concludere che gli effetti astrofisici legati ai getti lunghi sono in grado di confondere l’osservatorio orbitale di Gaia. Ciò significa che non può essere considerato come una fonte indipendente e pienamente credibile di dati sulle coordinate dei quasar. Per ottenere dati migliori, il telescopio spaziale deve essere supportato da osservazioni radio a terra.

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Virgo A, una gigantesca galassia ellittica nella costellazione della Vergine, vista da un telescopio ottico.

“In futuro, combinando i risultati dell’osservazione, possiamo vedere la struttura del sistema centrale a getto  in un quasar minuziosamente dettagliato — con risoluzione subparsec. Le osservazioni dirette al telescopio ottico non producono immagini di questo tipo, ma possiamo ottenerle”. Aggiunto Plavin.

I risultati sono prove indipendenti a sostegno del modello AGN unificato. Spiega il comportamento dei vari tipi di AGN in termini di orientamento nello spazio rispetto all’osservatore, piuttosto che in termini di funzionamento interno.

Riuscire a misurare con precisione le posizioni degli oggetti celesti al di fuori della nostra galassia è importante dal punto di vista pratico: sono le loro posizioni a costituire il miglior riferimento per i sistemi di coordinate più puntuali, compresi quelli sottostanti il GPS e il suo omologo russo GLONASS.

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