Comunicato Stampa

Un buco nero senza cibo lascia al buio la sua galassia

15 Settembre 2016

Il mistero di un raro mutamento nel comportamento di un buco nero supermassiccio al centro di una galassia distante è stato risolto da un gruppo internazionale di astronomi che hanno usato il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO insieme al telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e l'Osservatorio per raggi X Chandra, della NASA. Sembra che il buco nero sia rimasto a corto di rifornimenti e non abbia più carburante a sufficienza per illuminare i suoi dintorni.

Molte galassie hanno un nucleo estremamente brillante alimentato da un buco nero supermassiccio. Questi nuclei fanno di queste "galassie attive" alcuni tra i più brillanti oggetti dell'Universo. Si pensa che siano così luminosi perchè il materiale diviene incandescente mentre cade sul buco nero, attraverso un processo noto come accrescimento. La luminosità varia notevolmente tra una galassia attiva e l'altra, così gli astronomi le classificano in diverse classi a seconda delle proprietà della luce che emettono [1].

Si è osservato che alcune di queste galassie cambiano drasticamente nel corso di una sola decina d'anni, un batter d'occhio in termini astronomici. Ma la galassia attiva studiata in questo lavoro, Markarian 1018, si distingue dalle altre perchè ha cambiato classe una seconda volta, tornando negli ultimi cinque anni a quella che era la sua classificazione iniziale. Si conosce solo una manciata di galassie che percorrono il ciclo completo, ma nessuna prima d'ora è stata studiata in modo così dettagliato.

La scoperta della natura volubile di Markarian 1018 è un risultato casuale della survey CARS (Close AGN Reference Survey), un progetto in collaborazione tra l'ESO e altre organizzazioni per raccogliere informazioni su una quarantina di galassie attive vicine. Le osservazioni di Markarian 1018 programmate con lo strumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT dell'ESO hanno svelato il cambiamento sorprendente nella produzione luminosa della galassia.

"Siamo rimasti sbalorditi nel vedere un cambiamento così significativo e inusuale in Markarian 1018", commenta Rebecca McElroy, prima autrice dell'articolo che descrive la scoperta e studentessa di dottorato all'Università di Sydney e al Centro di Eccellenza per l'Astrofisica a tutto cielo (CAASTRO).

L'osservazione della galassia casualmente appena poco dopo il momento in cui aveva iniziato a indebolirsi è stata un'occasione inaspettata per imparare che cosa fa mutare aspetto a queste galassie, come ha dichiarato Bernd Husemann, responsable del progetto CARS e primo autore di uno dei due articoli relativi alla scoperta: "Siamo stati fortunati a rilevare l'evento solo 3 o 4 anni dopo l'inizio del declino, così abbiamo potuto iniziare una campagna di monitoraggio per studiare i dettagli della fisica dell'accrescimento in galassie attive che altrimenti non potrebbero essere studiate."

Il gruppo di ricerca ha sfruttato al massimo l'opportunità per cercare di mettere a fuoco quale fosse il processo che faceva cambiare in modo così notevole la luminosità di Markarian 1018. Le cause potevano risiedere in svariati eventi astrofisici, ma l'equipe ha potuto escludere la possibilità che fosse una singola stella attirata e divorata dal buco nero [2] e ha messo in dubbio la possibilità di oscuramento dovuto al gas sulla linea di vista [3]. Ma anche dopo la prima serie di osservazioni non si era ancora capito quale fosse il vero meccanismo responsabile per le sorprendenti variazioni di Markarian 1018.

L'equipe ha potuto raccogliere ulteriori dati dopo aver ottenuto tempo di osservazione al telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e all'osservatorio per raggi X Chandra della NASA. Con i nuovi dati di tutti questi strumenti sono stati in grado di svelare l'arcano - il buco nero stava lentamente spegnendosi per fame, per la mancanza di materiale da accrescere.

"È possibile che l'inedia sia dovuta all'interruzione del flusso di carburante", commenta Rebecca McElroy. "Una possibilità interessante sarebbe che la causa dell'interruzione sia l'interazione con un secondo buco nero supermassiccio". Non è strano pensare a un sistema binario di buchi neri in Markarian 1018, poichè la galassia è il frutto della fusione tra due galassie di simile massa - ciascuna delle quali conteneva molto probabilmente un buco nero supermassiccio nel nucleo.

Continua la ricerca dei meccanismi all'opera nelle galassie attive come Markarian 1018 che cambiano il loro aspetto: "L'equipe deve lavorare in fretta per determinare le cause del ritorno all'oscurità di Markarian 1018", commenta Bernd Husemann. "Le campagne di monitoraggio in corso con i telescopi dell'ESO e altri strumenti permetteranno di esplorare il mondo dei buchi neri "affamati" e delle galassie attive mutevoli in dettaglio".

Note

[1] Le più brillanti galassie attive sono dette quasar, oggetti in cui il nucleo brillante oscura il resto della galassia. Un'altra classe, meno estrema, è nota come galassie di Seyfert. Era stato inizialmente escogitato un metodo che utilizza luminosità e spettro di emissione - il grafico dell'intensità della radiazione emessa in funzione della lunghezza d'onda - per distinguere le galassie di Seyfert in due classi: tipo 1 e tipo 2. Successivamente sono state introdotte classificazioni più fini, come ad esempio il tipo 1.9.

[2] Un evento di distruzione mareale (noto anche come TDE = tidal disruption event) si verifica quando una stella si avvicina troppo a un buco nero supermassiccio ed è lacerata dalla forza mareale prodotta dalla gravità. Ne risulta un forte aumento della luminosità della regione centrale della galassia che declina poi lentamente in un periodo di alcuni anni. Le variazioni di luminosità osservate in Markarian 1018 non corrispondono al profilo temporale di un evento di questo tipo.

[3] L'oscuramento dovuto al gas può influenzare la classificazione di una galassia attiva: il gas lunga la linea di vista può passare di fronte al nucleo luminoso della galassia, come fa la nebbia davanti a fari di una macchina, e ridurre la luce che lo attraversa. Questo modifica anche lo spettro della galassia e potrebbe influire anche sulla classificazione.

Ulteriori Informazioni

Questo lavoro è stato presentato in due articoli: “Mrk 1018 returns to the shadows after 30 years as a Seyfert 1”, e “What is causing Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years?”, che verranno pubblicati sulle Lettere della rivista Astronomy & Astrophysics.

L'equipe è composta da B. Husemann (ESO, Garching, Germania), T. Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germania), G. R. Tremblay (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, New Haven, USA), M. Krumpe (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Germania), J. Dexter (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germania), V. N. Bennert (Physics Department, California Polytechnic State University, USA), G. Busch (I. Physikalisches Institut, Universität zu Köln, Germania), F. Combes (LERMA, Observatoire de Paris, Francia), S. M. Croom (Sydney Institute for Astronomy, Sydney, Australia & ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics), T. A. Davis (School of Physics & Astronomy, Cardiff University, Regno Unito), A. Eckart (I. Physikalisches Institut Universität zu Köln, Germania; Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germania), R. E. McElroy (Sydney Institute for Astronomy, Sydney, Australia & ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics), M. Pérez-Torres (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, Spagna), M. Powell (Yale Center for Astronomy and Astrophysics, New Haven, USA) eG J. Scharwächter (Gemini Observatory, Northern Operations Center, Hawaii, USA).

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.

Links

• Articolo scientifico n. 1
• Articolo scientifico n 2
• Fotografie del VLT
• La survey CARS
  

Contatti

Bernd Husemann
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Tel.: +49 89 3200 6750
E-mail: bhuseman@eso.org

Rebecca McElroy
University of Sydney
Sydney, Australia
Tel.: +61 421 882 513
E-mail: rebecca.mcelroy@sydney.edu.au

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1631.