Tre fasi di pulizia galattica da parte del buco nero
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I dati di XMM-Newton mostrano per la prima volta in via osservativa le tre fasi di interazione del vento proveniente dal disco di accrescimento con il mezzo interstellare della galassia ospite


Fonte Roberto Serafinelli et al. Multiphase quasar-driven outflows in PG 1114+445, Astronomy & Astrophysics (2019)


Rappresentazione artistica dei venti ultraveloci da un buco nero supermassivo. Crediti ESA/ATG
Rappresentazione artistica dei venti ultraveloci da un buco nero supermassivo. Crediti ESA/ATG

Il ruolo di un buco nero supermassivo al centro della galassia ospite è decisamente dibattuto e i dati di XMM-Newton hanno mostrato come questi oggetti possano forgiare le zone circostanti con i loro potenti venti. Otto anni di osservazioni della galassia PG 1114+445 hanno evidenziato come i venti ultraveloci emessi dal disco di accrescimento prossimo al centro interagiscano con il mezzo interstellare nella regione centrale. Questi flussi in uscita erano già stato scoperti ma il nuovo studio ha identificato per la prima volta, in modo netto, tre fasi di interazione con la galassia ospite.

Proprio questi venti possono spiegare alcune correlazioni sorprendenti note da anni ma ancora misteriose nei processi alla base, come la correlazione tra masse dei buchi neri supermassivi e velocità di dispersione delle stelle più interne.

In precedenza erano state identificate due tipologie di flusso a raggi X emesse da AGN . I flussi ultra-veloci (Ultra Fast Outflows - UFOs) sono composti di gas altamente ionizzato che viaggia fino al 40% della velocità della luce e che è osservabile nelle zone più interne. I flussi più lenti viaggiano a "sole" centinaia di chilometri al secondo e hanno caratteristiche simili al mezzo interstellare circostante. Si tratta di flussi, quelli lenti, più facili da trovare a grandi distanza dal centro galattico. 

Il nuovo studio descrive una terza tipologia di flusso in uscita, tale da combinare le caratteristiche dei due flussi già noti: velocità degli UFO e proprietà fisiche degli altri. Questo tipo di flusso dovrebbe corrispondere alla zona in cui gli UFO toccano il mezzo interstellare sparandolo via. Si parla di "deflusso ultra-rapido intrappolato" poiché l'UFO penetra nel mezzo interstellare un po' come il vento spinge le barche nel mare. Questa fase si svolge a distanze tra decine e centinaia di anni luce dal buco nero: l'UFO gradualmente spinge il mezzo interstellare lontano dalla zona centrale, pulendo dal gas e decelerando l'accrescimento di materia intorno al buco nero.

Il processo era già stato previsto e descritto ma si tratta della prima osservazione di questa terza fase. I dati di XMM-Newton mostrano a grandi distanze del materiale ancora non disturbato dagli UFO ed è possibile anche osservare nubi più vicine in cui gli UFO hanno iniziato a interagire. Questa prima interazione si verifica dopo molti anni rispetto all'abbandono del buco nero ma l'energia consente di giungere anche molto distante. I buchi neri trasferiscono la propria energia verso l'ambiente circostante attraverso questi flussi in uscita, pulendo pian piano le zone centrali della galassia in un processo che può arrestare la formazione stellare.