Individuati getti di plasma da un buco nero lunghi come 140 galassie

Roma –  Gli astronomi hanno individuato la coppia di getti di buchi neri più grande mai vista, che si estende per 23 milioni di anni luce in lunghezza totale. Ciò equivale ad allineare 140 galassie della Via Lattea una dietro l’altra. “Questa coppia non ha solo le dimensioni di un sistema solare o di una Via Lattea; stiamo parlando di circa 140 diametri della Via Lattea in totale”, afferma Martijn Oei, ricercatore post-dottorato del Caltech e autore principale di un nuovo articolo di Nature che riporta i risultati. Nel team che ha scoperto queste megastrutture e che ha firmato un articolo apparso oggi sulla rivista Nature ci sono due ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF). “La Via Lattea sarebbe un piccolo puntino in queste due gigantesche eruzioni”. La megastruttura a getto, soprannominata Porphyrion da un gigante della mitologia greca, risale a un’epoca in cui il nostro universo aveva 6,3 miliardi di anni, ovvero meno della metà della sua età attuale di 13,8 miliardi di anni. Questi violenti deflussi, con una potenza totale in uscita equivalente a trilioni di soli, fuoriescono da sopra e da sotto un buco nero supermassiccio nel cuore di una galassia remota. Prima della scoperta di Porphyrion, il più grande sistema di getti confermato era Alcyoneus , che prende il nome da un altro gigante della mitologia greca. Alcyoneus, scoperto nel 2022 dallo stesso team che ha trovato Porphyrion, si estende per l’equivalente di circa 100 Vie Lattee. Per fare un paragone, i noti getti Centaurus A , il sistema di getti più vicino alla Terra, si estendono per 10 Vie Lattee. L’ultima scoperta suggerisce che questi sistemi di getti giganti potrebbero aver avuto un’influenza maggiore sulla formazione delle galassie nell’universo giovane di quanto si pensasse in precedenza. Porphyrion esisteva durante un’epoca primordiale in cui i filamenti sottili che collegano e alimentano le galassie, noti come la ragnatela cosmica, erano più vicini tra loro di quanto non lo siano ora. Ciò significa che enormi getti come Porphyrion raggiungevano una porzione maggiore della ragnatela cosmica rispetto ai getti nell’universo locale. “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 a loro”, afferma il coautore George Djorgovski, professore di astronomia e scienza dei dati al Caltech. “Questa scoperta dimostra che i loro effetti possono estendersi molto più lontano di quanto pensassimo”. Il sistema di getti di Porphyrion è il più grande finora scoperto durante un’indagine del cielo che ha rivelato un numero impressionante di deboli megastrutture: più di 10.000. Questa enorme popolazione di getti giganteschi è stata trovata utilizzando il radiotelescopio europeo LOFAR (LOw Frequency ARray). Sebbene prima delle osservazioni LOFAR fossero noti centinaia di grandi sistemi a getto, si pensava che fossero rari e in media più piccoli rispetto alle migliaia di sistemi scoperti dal radiotelescopio. “I getti giganti erano noti prima che iniziassimo la campagna, ma non avevamo idea che ce ne sarebbero stati così tanti”, afferma Martin Hardcastle, secondo autore dello studio e professore di astrofisica presso l’Università di Hertfordshire in Inghilterra. “Di solito quando otteniamo una nuova capacità di osservazione, come la combinazione di ampio campo visivo e altissima sensibilità alle strutture estese di LOFAR, scopriamo qualcosa di nuovo, ma è stato comunque molto emozionante vedere così tanti di questi oggetti emergere”. Per trovare la galassia da cui ha avuto origine Porphyrion, il team ha utilizzato il Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) in India insieme a dati ausiliari da un progetto chiamato Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), che opera dal Kitt Peak National Observatory in Arizona. Le osservazioni hanno individuato la casa dei getti in una galassia massiccia circa 10 volte più massiccia della nostra Via Lattea. Il team ha poi utilizzato il WM Keck Observatory alle Hawaii per dimostrare che Porphyrion dista 7,5 miliardi di anni luce dalla Terra. “Finora, questi sistemi di getti giganti sembravano essere un fenomeno dell’universo recente”, afferma Oei. “Se getti distanti come questi possono raggiungere la scala della ragnatela cosmica, allora ogni luogo nell’universo potrebbe essere stato influenzato dall’attività del buco nero in qualche momento del tempo cosmico”, afferma Oei. Le osservazioni del Keck hanno anche rivelato che Porphyrion è emerso da quello che viene chiamato un buco nero attivo in modalità radiativa, al contrario di uno che si trova in uno stato in modalità jet. Quando i buchi neri supermassicci diventano attivi, in altre parole, quando le loro immense forze di gravità tirano e riscaldano il materiale circostante, si pensa che emettano energia sotto forma di radiazioni o jet. I buchi neri in modalità radiativa erano più comuni nell’universo giovane o distante, mentre quelli in modalità jet sono più comuni nell’universo attuale. Il fatto che Porphyrion provenisse da un buco nero in modalità radiativa è stato una sorpresa, perché gli astronomi non sapevano che questa modalità potesse produrre getti così enormi e potenti. Inoltre, poiché Porphyrion si trova nell’universo distante dove abbondano i buchi neri in modalità radiativa, la scoperta implica che potrebbero esserci ancora molti più getti colossali da trovare. “Potremmo essere alla punta dell’iceberg”, dice Oei. “La nostra indagine LOFAR ha coperto solo il 15 percento del cielo. E la maggior parte di questi getti giganti è probabilmente difficile da individuare, quindi crediamo che ci siano molti altri di questi colossi là fuori”. Non è ancora chiaro come i getti possano estendersi così lontano oltre le galassie ospiti senza destabilizzarsi. “Il lavoro di Martijn ci ha mostrato che non c’è nulla di particolarmente speciale negli ambienti di queste sorgenti giganti che le porta a raggiungere quelle grandi dimensioni”, afferma Hardcastle, esperto di fisica dei getti dei buchi neri. “La mia interpretazione è che abbiamo bisogno di un evento di accrescimento insolitamente longevo e stabile attorno al buco nero supermassiccio centrale per consentirgli di essere attivo per così tanto tempo, circa un miliardo di anni, e per garantire che i getti continuino a puntare nella stessa direzione per tutto quel tempo. Ciò che stiamo imparando dal gran numero di giganti è che questo deve essere un evento relativamente comune”. Come passo successivo, Oei vuole comprendere meglio come queste megastrutture influenzano l’ambiente circostante. I getti diffondono raggi cosmici, calore, atomi pesanti e campi magnetici in tutto lo spazio tra le galassie. Oei è specificamente interessato a scoprire in quale misura i getti giganti diffondono il magnetismo. “Il magnetismo sul nostro pianeta consente alla vita di prosperare, quindi vogliamo capire come è nato”, afferma. “Sappiamo che il magnetismo pervade la rete cosmica, poi si fa strada nelle galassie e nelle stelle e infine nei pianeti, ma la domanda è: da dove inizia? Questi getti giganti hanno diffuso il magnetismo nel cosmo?” (30Science.com)