Comunicato Stampa

Un freddo diluvio intergalattico per nutrire un buco nero

08 Giugno 2016

Un'equipe internazionale di astronomi ha assistito, usando il telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), a un evento di meteorologia galattica mai visto prima - un pioggia cosmica prodotta da un gruppo di imponenti nubi di gas intergalattico che cade sul buco nero
supermassiccio al centro di un'enorme galassia a un miliardo di anni luce dalla Terra. I risultati saranno pubblicati dalla rivista Nature il 9 giugno 2016.

Le nuove osservazioni con ALMA rappresentano la prima prova diretta che nubi dense e fredde possono condensare dal gas intergalattico caldo e lanciarsi nel cuore di una galassia per alimentare il suo buco nero supermassiccio. L'evento rivoluziona la nostra idea di come si alimentano i buchi neri, per mezzo del processo noto come accrescimento.

Precedentemente gli astronomi credevano che, nelle galassie più grandi, i buchi neri supermassicci si alimentassero con una dieta lenta e continua di gas caldo ionizzato proveniente dall'alone della galassia. Le nuove osservazioni con ALMA mostrano che, quando le condizioni meteorologiche del mezzo intergalattico sono opportune, i buchi neri possono anche rimpinzarsi con una pioggia caotica e grumosa di nubi giganti di gas molecolare molto freddo.

"Anche se è stata una previsione teorica importante negli ultimi anni, questa è una delle prime prove osservative inequivocabili di una pioggia fredda e caotica che alimenta un buco nero supermassiccio", ha commentato Grant Tremblay, astronomo dell'Università di Yale in New Haven, Connecticut, USA, che è stato anche fellow dell'ESO ed è il primo autore di questo nuovo articolo. "È esaltante pensare che potremmo veramente assistere a questo temporale galattico che alimenta un buco nero di massa pari a 300 milioni di volte quella della Sole."

Tremblay e il suo gruppo hanno usato ALMA per scrutare nella profondità di un ammasso di galassie particolarmente luminoso, formato da circa 50 galassie, noto come Abell 2597. Al centro siede una galassia ellittica, descrittivamente definita la Galassia più brillante dell'Ammasso Abell2597. Un'atmosfera diffusa di gas caldo ionizzato, osservata in passato con l'Osservatorio per Raggi X Chandra della NASA, riempie lo spazio tra queste galassie.

"Questo gas molto, molto caldo può raffreddarsi rapidamente, condensare e precipitare in modo molto simile a come l'aria umida e calda dell'atmosfera terrestre può produrre nuvole di pioggia e precipitazioni", commenta Tremblay. "Le nubi appena condensate poi producono pioggia che cade sulla galassia, favorendo la formazione stellare e alimentando il buco nero supermassiccio".

Vicino al centro della galassia i ricercatori hanno scoperto proprio questo scenario: tre grumi massicci di gas freddo si stanno dirigendo verso il buco nero supermassiccio nel centro della galassia a tutta velocità, a circa un milione di chilometri all'ora. Ogni nube contiene tanta materia quanto un milione di Soli e misura circa dieci anni luce di diametro.

Di solito un oggetto di quelle dimensioni sarebbe difficile da distinguere a tali distanze cosmiche, anche con la risoluzione incredibile di ALMA. Sono state individuate infatti grazie all'"ombra" cosmica lunga miliardi di anni luce che proiettano verso laTerra [1].

Ulteriori dati dal VLBA (Very Long Baseline Array) dell'NSF (National Science Foundation) indicano che le nubi di gas osservate da ALMA si trovano a soli circa 300 anni luce dal buco nero centrale, praticamente quasi in bocca al gigante, in termini astronomici.

Mentre ALMA è stata in grado di rivelare tre nubi di gas freddo vicino al buco nero, gli astronomi pensano che ce ne siano migliaia di simili nei dintorni, preparando il buco nero a un vero diluvio che potrebbe alimentre la propria attività per un lungo periodo di tempo.

Gli astronomi ora vogliono usare ALMA per cercare questi "temporali" in altre galassie, al fine di determinare se questo clima cosmico e' diffuso, come alcune delle teorie correnti suggeriscono.

Note

[1] Le ombre si formano quando le nubi di gas opaco che cadono verso il centro della galassia bloccano parte del fondo brillante a lunghezze d'onda millimetriche emesso dagli elettroni che spiraleggiano lungo le linee di campo magnetico molto vicino al buco nero supermassiccio centrale.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato presentato nell'articolo intitolato “Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole”, di Grant R. Tremblay et al., pubblicato dalla rivista Nature il 9 giugno 2016.

L'equipe è composta da Grant R. Tremblay (Yale University, New Haven, Connecticut, USA; ESO, Garching, Germania), J. B. Raymond Oonk (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Paesi Bassi; Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Paesi Bassi), Françoise Combes (LERMA, Observatoire de Paris, PSL ResearchUniversity, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paris, Francia), Philippe Salomé (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paris,Francia), Christopher O’Dea (University of Manitoba, Winnipeg, Canada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, USA), Stefi A. Baum (University of Manitoba, Winnipeg, Canada; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, USA), G. Mark Voit (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), Megan Donahue (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), Brian R. McNamara (Waterloo University, Waterloo, Ontario, Canada), Timothy A. Davis (Cardiff University, Cardiff, Regno Unito; ESO, Garching, Germania), Michael A. McDonald (Kavli Institute for Astrophysics & SpaceResearch, MIT, Cambridge, Massachusetts, USA), Alastair C. Edge (Durham University, Durham, Regno Unito), Tracy E. Clarke (Naval Research Laboratory Remote Sensing Division, Washington DC, USA), Roberto Galván-Madrid (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM, Morelia, Michoacan, Messico; ESO, Garching, Germania), Malcolm N. Bremer (University of Bristol, Bristol, Regno Unito), Louise O. V. Edwards (Yale University, New Haven, Connecticut, USA), Andrew C. Fabian (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Regno Unito), Stephen Hamer (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Sorbonne University, Paris, Francia), Yuan Li (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), Anaëlle Maury (Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/DSM/Irfu CNRS, University Paris Diderot, CE-Saclay, Gif-sur-Yvette, Francia), Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Regno Unito), Alice C. Quillen (University of Rochester, Rochester, New York, USA), C. Megan Urry (Yale University, New Haven, Connecticut, USA), Jeremy S. Sanders (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Germania), e Michael Wise (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Paesi Bassi).

ALMA, l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, un osservatorio astronomico internazionale, è una collaborazione fra l'Europa, la U.S. National Science Foundation (NSF) e gli Istituti Nazionali di Scienze Naturali del Giappone (NINS),  in cooperazione con la repubblica del Cile. ALMA è stato fondato dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'NSF in cooperazione con il National Research Council del Canada (NRC) e il National Science Council di Taiwan (NSC) e dal NINS in cooperazione con l'Accademia Sinica di Taiwan (AS) e l'Istituto di Astronomia e Scienze Spaziali della Corea (KASI).

La costruzione e la gestione di ALMA sono condotte dall'ESO per conto dei suoi stati membri, dall'Osservatorio Nazionale di Radio Astronomia (NRAO) gestito dalle Associated Universities, Inc. (AUI) per conto del Nord America e dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) per conto dell'Asia Orientale. L'osservatorio congiunto di ALMA (JAO: Joint ALMA Observatory) fornisce la guida unitaria e la gestione della costruzione, del commissioning e delle operazioni di ALMA.

L'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo) è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 16 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Polonia, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera, oltre al paese che ospita l'ESO, il Cile. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner principale di ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. E sul Cerro Armazones, vicino al Paranal, l'ESO sta costruendo l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), un telescopio da 39 metri che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

La traduzione dall'inglese dei comunicati stampa dell'ESO è un servizio dalla Rete di Divulgazione Scientifica dell'ESO (ESON: ESO Science Outreach Network) composta da ricercatori e divulgatori scientifici da tutti gli Stati Membri dell'ESO e altri paesi. Il nodo italiano della rete ESON è gestito da Anna Wolter.

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Contatti

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E-mail: grant.tremblay@yale.edu

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LERMA, Paris Observatory
France
E-mail: francoise.combes@obspm.fr

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Anna Wolter (press contact Italia)
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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1618.