Novità su Centauro A

Ecco una nuova immagine del jet emesso dal gigantesco buco nero centrale della galassia Centauro A. Poche settimane dopo che il Chandra X-ray Observatory della NASA ha iniziato ad operare, nel 1999, il telescopio venne puntato verso Centaurus A. Questa galassia, distante circa 12 milioni di anni luce dalla Terra, contiene un jet gigantesco emesso da un buco nero supermassiccio nascosto nel suo nucleo centrale. Da allora, Chandra ha più volte dedicato la sua attenzione a questa galassia, ogni volta raccogliendo più dati. E, come una vecchia foto di famiglia che è stata restaurata digitalmente, nuove tecniche di analisi stanno fornendo agli astronomi un nuovo look e ulteriori informazioni su questo vecchio amico galattico. Questa nuova immagine di Cen A contiene dati provenienti da osservazioni equivalenti a più di nove giorni e mezzo di esposizione, effettuate tra il 1999 e il 2012. I raggi X a più bassa energia rilevati da Chandra sono in rosso, mentre i raggi X di energia media sono verdi, e quelli a più alta energia sono blu. Si può osservare lo spettacolare getto che punta dal centro in alto a sinistra, generato dal buco nero gigante al centro della galassia. Questa nuova ripresa ad alta energia di Cen A evidenzia anche una scia di polvere che si avvolge intorno alla vita della galassia. Gli astronomi pensano che questa caratteristica sia il residuo di una collisione che Cen A ha avuto con una galassia più piccola milioni di anni fa.

L’immagine di Centauro A ripresa da Chandra, è ben visibile il drammatico getto di materia. Crediti: X-ray: NASA/CXC/U.Birmingham/M.Burke et al.

L’immagine di Centauro A ripresa da Chandra, è ben visibile il drammatico getto di materia. Crediti: X-ray: NASA/CXC/U.Birmingham/M.Burke et al.

Le osservazioni di Chandra sul Cen A forniscono una ricca risorsa per una vasta gamma di ricerche scientifiche. Ad esempio sono stati scoperti numerosi buchi neri di origine stellare e stelle di neutroni. I risultati suggeriscono che quasi tutti questi oggetti compatti hanno masse che si dividono in due categorie: inferiore a due volte quella del Sole, o più di cinque volte il Sole. Questi due gruppi corrispondono alle stelle di neutroni e ai buchi neri. Il divario di massa può darci informazioni circa il modo in cui stelle massicce esplodono. Gli scienziati si aspettano un limite massimo per le più massicce stelle di neutroni, fino a due volte la massa del sole. Ciò che è sconcertante è che i piccoli buchi neri sembrano avere circa cinque volte la massa del sole. Le stelle presentano una serie continua di masse, e quindi in termini di peso della loro progenie ci si aspetterebbe lo stesso andamento per i buchi neri, superato il limite delle stelle di neutroni. Gli scienziati sono al lavoro per comprendere quale possa essere il meccanismo regolatore della massa di questi buchi neri di origine stellare.  Per saperne di più: Centaurus A: A new look at an old friend

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Un piccolo buco nero più luminoso del previsto

Un buco nero di massa stellare emette più radiazione x del previsto. Quale sarà la ragione? Si chiama ULX-1 e si trova nella galassia M101, a 21 milioni di anni luce da noi nella costellazione dell’Orsa Maggiore. Ha una massa stimata di 20-30 masse solari e, rubando continuamente materia ad una stella compagna vicina, comprime questa materia nel suo disco di accrescimento riscaldandola fino alla emissione di raggi x. Il problema è che ULX-1 emette troppa radiazione, peraltro con caratteristiche simili alle emissioni da parte di buchi neri di massa molto maggiore.

Il buco nero ULX-1 è ubicato in un braccio della galassia M101. L'immagine è il risultato delle riprese di ben quattro differenti telescopi. CreditiChandra X-ray Observatory, Spitzer Satellite, Hubble Space Telescope, and GALEX Satellite.

Il buco nero ULX-1 è ubicato in un braccio della galassia M101. L’immagine è il risultato delle riprese di ben quattro differenti telescopi. CreditiChandra X-ray Observatory, Spitzer Satellite, Hubble Space Telescope, and GALEX Satellite.

Gli astronomi sono al lavoro per decifrare questo puzzle che appare cruciale per comprendere l’evoluzione dei buchi neri. Per saperne di più: Downsized black hole is much brighter than it should be

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Un giacimento di buchi neri su Andromeda

Utilizzando più di 150 osservazioni del telescopio orbitante Chandra, nell’arco di 13 anni di ricerca, i ricercatori hanno identificato 26 candidati buchi neri, un record in una galassia diversa dalla nostra, Andromeda che è una gemella della Via Lattea. “Ci entusiasma aver trovato così tanti buchi neri in Andromeda, ma pensiamo che sia solo la punta di un iceberg”, ha detto Robin Barnard della Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CFA) a Cambridge, e autore principale del lavoro che illustra questi risultati. “La maggior parte dei buchi neri non hanno compagni vicini e risulta invisibile.”. Questi buchi neri appartengono alla categoria di massa stellare, formatisi nel collasso finale di stelle molto massicce che hanno masse da cinque a 10 volte quella del nostro Sole. Gli astronomi possono rilevare questi oggetti, altrimenti invisibili, quando strappano materia da una stella compagna riscaldandola fino a produrre la radiazione prima di scomparire nel buco nero.

I 26 candidati buchi neri osservati dalla sonda Chandra nel cuore di Andromeda. Crediti: X-ray (NASA/CXC/SAO/R.Barnard, Z.Lee et al.), Optical (NOAO/AURA/NSF/REU Prog./B.Schoening, V.Harvey; Descubre Fndn./CAHA/OAUV/DSA/V.Peris)

I 26 candidati buchi neri osservati dalla sonda Chandra nel cuore di Andromeda. Crediti: X-ray (NASA/CXC/SAO/R.Barnard, Z.Lee et al.), Optical (NOAO/AURA/NSF/REU Prog./B.Schoening, V.Harvey; Descubre Fndn./CAHA/OAUV/DSA/V.Peris)

Il primo passo per identificare questi buchi neri è stato quello di assicurarsi che fossero sistemi di massa stellare appartenenti alla galassia di Andromeda, verificandone i caratteri specifici anche col supporto dell’XMM-Newton X-ray Observatory dell’Agenzia Spaziale Europea, che ha fornito gli spettri e la distribuzione energetica dei raggi X. Gli spettri sono informazioni importanti che consentono di determinare la natura di questi oggetti. Sette di questi candidati buchi neri si trovano a 1.000 anni luce dal centro della galassia Andromeda, più di quanti ne osserviamo vicino al centro della nostra galassia. Non è una sorpresa,  perché il rigonfiamento centrale di Andromeda è più grande di quello della Via Lattea. Per saperne di più: NASA’s Chandra Turns up Black Hole Bonanza in Galaxy Next Door

 

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Potenti getti emessi dal buco nero della galassia 4C 29.30

Si chiama 4C 29.30 ed è una lontana galassia che si trova a 850 milioni di anni luce da noi nella direzione del Cancro. L’immagine ottica non mostra alcunché di particolare, ma combinata con l’immagine ripresa ai raggi X dal satellite Chandra della NASA e con l’immagine radio ottenuta dal Very Large Array del NSF, si vede quanto di drammatico sta accadendo nel cuore della galassia. Un gigantesco buco nero nel suo centro sta generando due potenti getti di particelle che vengono scagliate a velocità di milioni di km all’ora. Grazie alla combinazione di raggi X (blu), ottici (oro), e dati radio (rosa), gli astronomi possono ottenere un quadro completo di ciò che sta accadendo. I raggi X rivelano il gas surriscaldato vorticoso attorno al buco nero, alcuni dei quali potrebbero essere consumato da esso. L’emissione radio proviene dai due getti di particelle, e le estremità dei getti mostrano grandi aree di emissione radio al di fuori della galassia.

La galassia 4C 29.30 ripresa nel visibile dal Telescopio Spaziale Hubble della NASA

La galassia 4C 29.30 ripresa nel visibile dal Telescopio Spaziale Hubble della NASA

L'immagine composita con le riprese ai raggi X di Chandra e i getti radio (in rosa)

L’immagine composita con le riprese ai raggi X di Chandra e i getti radio (in rosa)

Il buco nero al centro della 4C 29.30 è  circa 100 milioni di volte più massiccio del nostro Sole.  I dati a raggi X mostrano un aspetto diverso di questa galassia, tracciando il percorso del gas caldo. L’intensa emissione X nel centro dell’immagine dimostra che il gas attorno al buco nero ha una temperatura di milioni di gradi. Una parte di questo materiale può essere consumato dal buco nero, mentre un’altra parte forma un vortice attorno al campo magnetico e viene sparato via dai suoi poli innescando il getto radio. I punti luminosi nei raggi X e radio in prossimità delle estremità dei getti, sono causati da elettroni estremamente energetici che seguono traiettorie curve attorno alle linee del campo magnetico. Essi mostrano dove il getto generato dal buco nero investe la materia della galassia.  Per saperne di più: 4C+29.30: Black Hole Powered Jets Plow Into Galaxy

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La danza dei buchi neri

Nella galassia NGC 6240 sono stati scoperti due giganteschi buchi neri orbitanti uno intorno all’altro. La distanza tra loro è di circa 3000 anni luce e sono destinati a fondersi insieme entro qualche milione di anni, in una lenta ma inesorabile danza a spirale destinata in futuro ad essere sempre più veloce e parossistica. La scoperta è stata fatta dalle osservazioni del satellite a raggi X Chandra della NASA. Si ritiene che la formazione di buchi neri multipli sia abbastanza comune nell’universo, dal momento che numerose galassie subiscono processi di fusione con altre galassie, la maggior parte delle quali posseggono buchi neri supermassicci. La presenza di coppie di buchi neri supermassicci può spiegare l’osservazione della distorsione e  piegamento dei potenti getti  che producono. Capire cosa succede quando questi oggetti esotici interagiscono tra loro è questione di grande importanza per gli scienziati. L’interesse per i processi di fusione di coppie di buchi neri è dovuto al fatto che sono le sorgenti più potenti di onde gravitazionali, probabilmente gli unici eventi in cui è possibile osservarle con le nostre tecnologie.

La Galassia NGC 6240

La Galassia NGC 6240 che ospita i due buchi neri danzanti.  Crediti: Immagine a raggi X: NASA / CXC / MIT / C.Canizares, M.Nowak, Ottica: NASA / STScI

Questa fotografia della galassia NGC 6240 è il risultato della combinazione di una immagine a raggi X ripresa dalla sonda Chandra (al centro in rosso, arancio e giallo) e di una ripresa nel visibile effettuata dal Telescopio Spaziale Hubble della NASA.

Per saperne di più: Black Holes Go ‘Mano a Mano’

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