Gli astronomi hanno scoperto che un quasar supermassiccio, noto come H1821+643, non sta influenzando il suo ambiente come ci si aspetterebbe da un buco nero di tale portata. Nonostante produca livelli elevati di radiazioni e potenti getti di particelle, questo gigante cosmico sembra avere un impatto minore sulle galassie circostanti rispetto ad altri buchi neri supermassicci.
Utilizzando i dati del Chandra X-ray Observatory della NASA, gli scienziati hanno esaminato il quasar più vicino alla Terra, situato a circa 3,4 miliardi di anni luce di distanza. I quasar sono una classe rara ed estrema di buchi neri supermassicci che attraggono materiale con intensità, producendo radiazioni intense e talvolta potenti getti di particelle.
“Il quasar H1821+643 è un oggetto affascinante e ho sempre desiderato studiarlo meglio con la precisione di Chandra”, ha affermato W. Niel Brandt, professore di astronomia e astrofisica alla Penn State. “Sospettavo che l’impressionante spettacolo di questo quasar non corrispondesse a un impatto ambientale altrettanto impressionante. Sono felice che la nostra determinazione abbia confermato i miei sospetti!”
La maggior parte dei buchi neri supermassicci in crescita attraggono materiale meno rapidamente rispetto ai quasar. Gli astronomi hanno studiato l’impatto di questi buchi neri più comuni osservando quelli situati al centro degli ammassi di galassie. Le eruzioni regolari di tali buchi neri impediscono al gas surriscaldato in cui sono immersi di raffreddarsi, limitando così la formazione di stelle nelle galassie ospiti e la quantità di carburante che viene incanalata verso il buco nero. Si sa molto meno sull’influenza che i quasar negli ammassi di galassie hanno sul loro ambiente.
“Helen Russell dell’Università di Nottingham, che ha guidato il nuovo studio, ha dichiarato: “Abbiamo scoperto che il quasar oggetto del nostro studio sembra aver rinunciato a gran parte del controllo esercitato dai buchi neri in crescita più lenta. L’appetito del buco nero non è corrisposto dalla sua influenza.”
Per giungere a questa conclusione, il team ha utilizzato Chandra per studiare il gas caldo che avvolge H1821+643 e la sua galassia ospite. Tuttavia, i brillanti raggi X del quasar hanno reso difficile lo studio dei raggi X più deboli provenienti dal gas caldo.
“Abbiamo dovuto rimuovere con attenzione l’abbagliamento dei raggi X per rivelare quale fosse l’influenza del buco nero”, ha detto Paul Nulsen del Center for Astrophysics, Harvard e Smithsonian. “Abbiamo potuto così vedere che in realtà sta avendo poco effetto sul suo ambiente.”
Il team ha scoperto che la densità del gas vicino al buco nero al centro della galassia è molto più alta e le temperature del gas molto più basse rispetto alle regioni più lontane. Gli scienziati si aspettano che il gas caldo si comporti in questo modo quando ci sono poche o nessuna fonte di energia – tipicamente eruzioni da un buco nero – per impedire al gas caldo di raffreddarsi e fluire verso il centro dell’ammasso.
“Questo gigantesco buco nero sta generando molto meno calore rispetto alla maggior parte degli altri situati al centro degli ammassi di galassie”, ha detto Lucy Clews dell’Open University nel Regno Unito. “Ciò consente al gas caldo di raffreddarsi rapidamente e formare nuove stelle, oltre a fungere da fonte di carburante per il buco nero.”
I ricercatori hanno determinato che il gas caldo equivalente a circa 3.000 volte la massa del sole all’anno si sta raffreddando al punto da non essere più visibile nei raggi X. Questo rapido raffreddamento può facilmente fornire abbastanza materiale per le 120 masse solari di nuove stelle osservate che si formano nella galassia ospite ogni anno, e le 40 masse solari consumate dal buco nero ogni anno.
Il team ha anche esaminato la possibilità che la radiazione del quasar stia causando direttamente il raffreddamento del gas caldo dell’ammasso. Questo coinvolge fotoni di luce del quasar che collidono con elettroni nel gas caldo, causando ai fotoni di diventare più energetici e agli elettroni di perdere energia e raffreddarsi. Lo studio del team ha mostrato che questo tipo di raffreddamento probabilmente sta avvenendo nell’ammasso contenente H1821+643, ma è troppo debole per spiegare la grande quantità di gas che si sta raffreddando.
“Anche se questo buco nero potrebbe non essere all’altezza delle aspettative per non aver riscaldato il suo ambiente, lo stato attuale delle cose probabilmente non durerà per sempre”, ha detto Thomas Braben dell’Università di Nottingham. “Alla fine, l’assunzione rapida di carburante da parte del buco nero dovrebbe aumentare la potenza dei suoi getti e riscaldare fortemente il gas. La crescita del buco nero e della sua galassia dovrebbe quindi rallentare drasticamente.”
