L’illustrazione artistica del sistema di getti di buchi neri più lungo mai osservato, soprannominato Porphyrion, mostra getti che si estendono per almeno 23 milioni di anni luce, 140 volte la lunghezza della Via Lattea. Immagine: E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei. I getti che fuoriescono da un enorme buco nero sono più grandi di quanto si pensasse teoricamente possibile e potrebbero cambiare le idee su come si sono sviluppate le galassie. Questa coppia rappresenta i getti più lunghi e quindi più potenti che abbiamo trovato finora, con una lunghezza combinata di 23 milioni di anni luce, più di 10 volte la distanza tra la Via Lattea e la Galassia di Andromeda. Il buco nero supermassiccio (SMBH) responsabile di questi getti epici è senza dubbio immenso, ma ancora più sorprendente è il fatto che lo stiamo osservando com’era 7,5 miliardi di anni fa, quando l’universo aveva poco meno della metà della sua età attuale. Qualcosa di così epico necessita di un soprannome, e gli astronomi che l’hanno scoperto l’hanno chiamato Porphyrion, in onore di un gigante della mitologia greca, seguendo il modello di chiamare i precedenti getti record Alcyoneus. Porphyrion è il 40% più grande del suo compagno gigante, che si pensava rappresentasse un massimo teorico.
La scoperta di Porphyrion
Dimensioni e potenza dei getti
“Questa coppia non è solo delle dimensioni di un sistema solare o di una Via Lattea; stiamo parlando di 140 diametri della Via Lattea in totale,” ha dichiarato il Dr. Martijn Oei del Caltech in un comunicato. “La Via Lattea sarebbe un piccolo punto in queste due gigantesche eruzioni.” Le galassie si formano su ciò che è noto come la rete cosmica, filamenti di materiale più concentrato rispetto al resto dell’universo. Quando l’universo era più piccolo, i filamenti della rete erano più corti e più densi rispetto a oggi. Questi getti potrebbero quasi attraversare uno dei vuoti cosmici all’interno della rete di quel tempo. Immagine: E. Wernquist / D. Nelson (IllustrisTNG Collaboration) / M. Oei.
Impatto sulla formazione delle galassie
“Gli astronomi credono che le galassie e i loro buchi neri centrali co-evolvano, e un aspetto chiave di questo è che i getti possono diffondere enormi quantità di energia che influenzano la crescita delle loro galassie ospiti e di altre galassie vicine,” ha detto il Professor George Djorgovski del Caltech. “Questa scoperta mostra che i loro effetti possono estendersi molto più lontano di quanto pensassimo.” Sebbene il team che ha fatto la scoperta sia sicuro che getti come questi influenzerebbero le galassie che incontrano, non sanno esattamente come. Oei vuole esplorare fino a che punto magnetizzano la rete, per esempio.
Il ruolo dei getti nella rete cosmica
Influenza sui dintorni galattici
Una singola coppia di getti può influenzare dozzine di galassie intorno a loro, ma questo è ancora poco rispetto ai miliardi di galassie. Tuttavia, mentre Porphyrion è sbalorditivo per le sue dimensioni, è stato trovato nel corso di un’indagine che ha rivelato che i getti potenti sono molto più comuni di quanto si sospettasse. Condotta utilizzando il radiotelescopio Low Frequency Array (LOFAR), il progetto ha già trovato 11.000 di questi getti giganti ed è lontano dall’essere completato. Il numero, tanto quanto la dimensione del più grande esempio, ha sorpreso coloro che conducono la ricerca. “I getti giganti erano noti prima che iniziassimo la campagna, ma non avevamo idea che ce ne sarebbero stati così tanti,” ha detto il Professor Martin Hardcastle dell’Università di Hertfordshire.
Energia e stabilità dei getti
Quando il materiale inizia a spiraleggiare in un buco nero, l’energia generata deve andare da qualche parte e viene rilasciata attraverso una combinazione di radiazione e getti che accelerano le particelle fino a quasi la velocità della luce. Abbiamo visto dischi di accrescimento ardenti da buchi neri giganti dall’epoca in cui stiamo ora vedendo Porphyrion, e molto più indietro, ma i getti giganti sono una questione diversa. “Fino ad ora, questi sistemi di getti giganti sembravano essere un fenomeno dell’universo recente,” ha detto Oei. “Se getti distanti come questi possono raggiungere la scala della rete cosmica, allora ogni luogo nell’universo potrebbe essere stato influenzato dall’attività dei buchi neri in qualche momento del tempo cosmico.”
La ricerca continua
Nuove scoperte e tecnologie
Tuttavia, il sondaggio LOFAR ha mostrato che questa storia di evoluzione da modalità radiativa a modalità di getto man mano che l’universo invecchiava necessita di una revisione. Mentre la maggior parte delle migliaia di getti appena scoperti sono solo linee in un database, qualcosa di epico come Porphyrion richiedeva un’attenzione molto più ravvicinata. Due radiotelescopi con capacità diverse da LOFAR sono stati utilizzati per identificare da quale delle due possibili galassie provenisse Porphyrion. Non sorprende che la galassia sia anche un gigante, con una massa stimata 10 volte quella della Via Lattea. Considerando come la nostra galassia è cresciuta nel frattempo consumando collezioni di stelle più piccole, le differenze tra le due a età comparabili sono ancora maggiori. Più sorprendentemente, tuttavia, questo lavoro ha mostrato che il buco nero di Porphyrion sta anche irradiando fortemente, rendendo il suo rilascio totale di energia ancora più epico di quanto rivelato dalle osservazioni iniziali.
Prospettive future
La dimostrazione di Porphyrion che i buchi neri che irradiano fortemente possono anche produrre getti potenti solleva la domanda ovvia di quanto sia comune questo fenomeno. “Potremmo guardare solo la punta dell’iceberg,” ha detto Oei. “Il nostro sondaggio LOFAR ha coperto solo il 15% del cielo. E la maggior parte di questi getti giganti sono probabilmente difficili da individuare, quindi crediamo che ci siano molti più di questi colossi là fuori.” Fortunatamente, ora abbiamo molti altri getti distanti da esplorare per vedere quanti stanno irradiando fortemente. Un prossimo articolo annuncia 8.000 di essi. Sebbene l’apprendimento automatico aiuti a identificare i candidati per questi getti nelle immagini radio, questa è un’area in cui l’occhio umano, anche quello degli amatori, non è ancora stato eguagliato, quindi gli scienziati cittadini hanno fornito una fase cruciale nell’identificazione degli oggetti. Per produrre getti come quelli di Porphyrion non è necessario solo un SMBH molto grande e voracemente alimentato. Deve anche essere stabile, in modo che i getti continuino a puntare nella stessa direzione e non abbiano forze intorno a loro che distorcano i flussi. Hardcastle pensa che tale stabilità debba essere durata un miliardo di anni, sebbene come sia stata mantenuta sia un’altra cosa che il team desidera esplorare. Se la tua mente non è sufficientemente sconvolta dalle dimensioni di Porphyrion, sappi che i 23 milioni di anni luce sono un minimo: a seconda di come è inclinato rispetto a noi, potrebbe essere sostanzialmente più lungo. Lo studio che descrive Porphyrion è pubblicato su Nature. Lo studio sugli 8.000 nuovi sistemi di getti sarà pubblicato su Astronomy & Astrophysics (preprint su arXiv.org).
