Scoperti venti ultrarapidi da buchi neri lontani miliardi di anni luce
Nuova scoperta sull’energia dei buchi neri: venti ultrarapidi osservati in un quasar distante 12 miliardi di anni luce.
Un team di ricercatori guidati dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha scoperto venti ultrarapidi emessi da un buco nero supermassiccio situato a circa 12 miliardi di anni luce dalla Terra. La scoperta, pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics, è il risultato di un’ambiziosa campagna osservativa chiamata WISSHFUL, condotta con il satellite XMM-Newton dell’ESA. I venti, che si muovono a velocità fino al 30% di quella della luce, sono stati individuati nel quasar WISSH13, un oggetto celeste estremamente luminoso che emette energia in modo intenso. Questi venti, chiamati Ultra-Fast Outflow (UFO), sono considerati una delle manifestazioni più estreme dell’attività dei buchi neri supermassicci.
La ricerca sull’energia dei buchi neri
La scoperta ha reso possibile l’osservazione di venti ultrarapidi in un quasar non amplificato da lenti gravitazionali, un risultato raro e significativo. I ricercatori hanno utilizzato lo spettro X a banda larga di alta qualità, ottenuto grazie a osservazioni simultanee con i satelliti XMM-Newton e NuSTAR, per analizzare le proprietà del vento. I dati hanno rivelato due componenti distinti: una interna, più veloce e variabile, con velocità di circa 0.3c, e una esterna, più lenta e stabile, con velocità di circa 0.1c. Questi venti, che si muovono a velocità prossime a quella della luce, sono in grado di espellere massa a un ritmo di circa 20 masse solari all’anno.
La temperatura della corona del buco nero è risultata tra le più basse mai registrate in buchi neri supermassicci. Questo risultato potrebbe essere collegato a un alto tasso di accrescimento e alla presenza di venti potenti. Il quasar WISSH13, che “ingurgita” gas e materia pari a 140 masse solari l’anno, ha superato il limite di Eddington, un valore teorico che indica la massima capacità di accrescimento di un buco nero. La scoperta ha anche dimostrato che la percentuale di energia convertita e soffiata via sotto forma di venti è simile a quella dei buchi neri a noi più vicini, anche se questi ultimi sono meno massicci e spesso accrescono meno.
Un passo avanti nella comprensione dell’universo
La ricerca ha anche permesso di comprendere meglio il meccanismo di lancio dei venti, che potrebbero essere causati da diversi fattori, come i campi magnetici o la pressione di radiazione. Questi venti, che si comportano come un “fantasma”, non brillano ma assorbono parte della radiazione X emessa dal buco nero alle loro spalle. La loro presenza si nota solo grazie a questa interazione. La loro energia, fino al 10% della luminosità bolometrica, è sufficiente a innescare feedback sulla galassia ospite, un fenomeno noto come AGN feedback, che può sopprimere la formazione stellare e l’accrescimento del buco nero stesso.
La scoperta ha reso possibile l’osservazione di venti ultrarapidi in un quasar non amplificato da lenti gravitazionali. Il programma WISSHFUL, che ha portato a questa scoperta, è uno dei progetti Heritage più ampi approvati da XMM-Newton. Il team di ricercatori, composto da esperti INAF in diverse sedi in Italia, ha utilizzato un totale di circa 600 ore di osservazione con XMM-Newton e 700 ore con NuSTAR. La ricerca è supportata dal Large Program “DELUX” dell’INAF e si aspetta ulteriori risultati nei prossimi anni. Questi studi contribuiranno a comprendere meglio la coevoluzione tra buchi neri supermassicci e galassie, un tema cruciale per comprendere l’evoluzione dell’universo.