Gli astronomi hanno scoperto come l’energia fuoriesce dal centro della galassia

La vista panoramica di Gaia della nostra Via Lattea e delle galassie vicine. Le mappe mostrano la luminosità e i colori totali delle stelle (in alto), la densità totale delle stelle (al centro) e la polvere interstellare che riempie la galassia (in basso). Si noti come, in media, ci siano circa 10 milioni di stelle per grado quadrato, ma alcune regioni, come il piano della Galassia o il centro galattico, hanno densità di stelle molto più elevate rispetto alla media complessiva.

La galassia Centauri A è l’esempio di galassia attiva più vicino alla Terra, con i suoi getti ad alta energia generati dall’accelerazione elettromagnetica che fluiscono attorno al buco nero centrale. L’estensione dei loro getti è molto più piccola di quelli osservati da Chandra attorno a Pictor A, che sono a loro volta molto più piccoli dei getti di Alkeonius, che sono ancora più piccoli dei getti trovati negli enormi ammassi di galassie. Questa immagine da sola mostra temperature che vanno da ~10 K a diversi milioni di K e getti relativistici che sono fisicamente più grandi dell’estensione stellare della galassia stessa.

La prova della più grande esplosione mai vista nell’universo proviene da una combinazione di dati dei raggi X di Chandra e XMM-Newton. L’eruzione è causata da un buco nero situato nella galassia centrale dell’ammasso, che ha emesso getti e ha scavato una grande cavità nel gas caldo circostante. I ricercatori stimano che questa esplosione abbia rilasciato cinque volte più energia rispetto alla precedente detentrice del record e centinaia di migliaia di volte più energia di un tipico ammasso di galassie. I gas che emettono raggi X possono raggiungere temperature comprese tra circa milioni e 100 milioni di Kelvin.

A sinistra e a destra della gigantesca galassia ellittica centrale si possono vedere molteplici immagini, alla luce dei raggi X, di un quasar distante circa 6 miliardi di anni luce. Combinando i dati dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e dell’Osservatorio XMM-Newton dell’Agenzia spaziale europea, gli scienziati sono stati in grado di misurare la (rapida) rotazione del buco nero supermassiccio centrale del quasar. Questa è solo una delle tante prove convincenti a sostegno dell’esistenza dei buchi neri, senza che rimangano valide alternative.

Mentre le distanti galassie ospiti di quasar e nuclei galattici attivi possono spesso essere riprese in luce visibile/infrarossa, i getti stessi e l’emissione che li circonda si vedono meglio sia nei raggi X che nella radio, come mostrato qui per la galassia Hercules A. Ci vuole un buco nero per alimentare un motore come questo, ma ciò non significa necessariamente che si tratti di materia/radiazione che fuoriesce dall’orizzonte degli eventi.

Anche la Via Lattea, una galassia relativamente tranquilla con un buco nero supermassiccio centrale relativamente piccolo, mostra gigantesche fontane di particelle cariche provenienti dal centro galattico. Possono essere rilevati dai radiotelescopi, come questa immagine creata utilizzando i dati del Parkes Radio Telescope, noto anche come The Dish.

Il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, Sagittarius A*, emette raggi X a causa di vari processi fisici. I bagliori che vediamo nei raggi X indicano che la materia scorre in modo irregolare e discontinuo verso il buco nero, provocando i bagliori che osserviamo nel tempo.

Nell’immagine principale, si vedono i getti di antimateria della nostra galassia che soffiano “bolle di Fermi” nell’alone di gas che circonda la nostra galassia. Nel riquadro, i dati effettivi di Fermi mostrano le emissioni di raggi gamma risultanti da questo processo. Queste “bolle” nascono dall’energia generata dall’annichilazione di un elettrone e di un positrone: un esempio di materia e antimateria che interagiscono e si convertono in energia pura tramite E = mc^2. Siamo certi che nella nostra Galassia non vi sia traccia di antimateria che provenga da stelle di antimateria o da grandi masse di antimateria.

Anche se il centro galattico sembra sorprendente nella parte in basso a destra di questa immagine, ciò che è ancora più sconcertante sono le caratteristiche “ad anello” viste, che sono la prova di filamenti filamentosi del magnetismo galattico. Questi filamenti non termici erano stati previsti teoricamente, ma Mercat li ha identificati e immaginati con proprietà inaspettate e mai viste prima.

Questa visione senza precedenti del centro galattico proviene dal MeerKAT Radio Group in Sud Africa e mette in evidenza caratteristiche mai viste prima, tra cui filamenti e bolle mai visti prima, potenzialmente nuovi resti di supernova e anche regioni di formazione stellare.

Questa straordinaria immagine composita, che combina raggi X, infrarossi e luce ottica proveniente dai grandi osservatori della NASA, è stata la nostra migliore visione di ciò che sta accadendo al centro della galassia nel 2009. Tuttavia, negli ultimi 15 anni abbiamo acquisito immagini e dati che ha rivelato Nuove funzionalità, al momento, non sono ancora del tutto spiegate. Perpendicolarmente al piano galattico, le caratteristiche si alzano e si abbassano, indicando il trasferimento di energia e gas in modo simile a un camino.

Questa immagine mostra il centro magnetizzato della galassia, con diverse caratteristiche evidenziate, come ripreso dal team di ricerca SOFIA/HAWC+ FIREPLACE. La bolla gigante sulla sinistra dell’immagine ha un diametro di circa 30 anni luce, molte volte più grande di qualsiasi altra bolla scoperta da un’esplosione di supernova.

Questo composito radio/raggi X aggiornato del centro galattico, che incorpora dati provenienti sia da MeerKAT che da Chandra, mostra le nuove informazioni che possono essere raccolte mettendo insieme più lunghezze d’onda della luce. In futuro, osservazioni migliorate e osservatori superiori potrebbero aiutarci a risolvere i misteri scientifici riguardanti l’origine di una varietà di caratteristiche, tra cui lobi, bolle e folletti.