Osservato per la prima volta in diretta il risveglio di un buco nero supermassiccio

Si sa, a volte le cose apparentemente più calme sono quelle che nascondono le sorprese più grandi, specialmente se la sorpresa consiste nell'osservare per la prima volta “in tempo reale” l'accensione di un buco nero supermassiccio.

Monitorando il cielo alla ricerca di fenomeni transienti, un team di astronomi dell'ESO (European Southern Observatory) guidato da Paula Sánchez Sáez ha infatti osservato una normale galassia ellittica da 6 miliardi di masse solari distante circa 300 milioni di anni luce, chiamata SDSS1335+0728, “accendersi” d'improvviso. A partire dal 2019, infatti, l'oggetto in questione ha subito un sempre crescente aumento di luminosità del nucleo, visibile a diverse lunghezze d'onda.

Monitorando l'oggetto per diversi anni e con diversi telescopi sensibili a diverse lunghezze d'onda (tra cui il Very Large Telescope in Cile), gli astronomi, in un recente studio, hanno concluso che quello che stavano osservando era un nucleo galattico attivo, ovvero l'aumento di luminosità era dovuto al risveglio del buco nero supermassiccio al centro della galassia SDSS1335+0728. Gli astronomi hanno anche stimato la massa di questo divoratore cosmico, che è di ben un milione di volte quella del Sole.

Cosa è stato scoperto sul buco nero “risvegliato”

La galassia SDSS1335+0728 è una normale galassia ellittica come tante altre nell'Universo. Osservata per la prima volta dalla survey astronomica SDSS, essa possiede una massa pari a 6 miliardi di masse solari e, almeno fino al 2019, non mostrava nessuna attività particolarmente energetica nel suo nucleo.

Nel dicembre 2019 però, il progetto Zwicky Transient Facility (ZTF), alla ricerca di supernovae ed altri oggetti transienti, nota un repentino aumento di luminosità provenire dal nucleo di SDSS1335+0728. Dal momento che essa sembrava una normale galassia non variabile, gli astronomi si sono immediatamente attivati per monitorare i cambiamenti di luminosità dell'oggetto a diverse lunghezze d'onda.

Il monitoraggio è andato avanti per diversi anni, utilizzando telescopi sensibili alle lunghezze d'onda ottiche, infrarosse, ultra-violette e raggi X. Combinando tutti i dati a loro disposizione, gli astronomi hanno concluso che la spiegazione più probabile che fosse in accordo con le osservazione è che l'aumento di luminosità è causato dall'attivazione del buco nero supermassiccio al centro di SDSS1335+0728.

Attivare un buco nero significa che esso sta inghiottendo materia dal disco di accrescimento circostante, il quale, nello spiraleggiare attorno a questo mostro cosmico, emette radiazione di grandissima energia che causa l'emissione luminosa a varie lunghezze d'onda visibile nei dati. Maggiore è il quantitativo di materia inghiottito dal buco nero, maggiore sarà la luminosità proveniente dalle regioni centrali della galassia. Un nucleo galattico che possiede un buco nero supermassiccio che sta attivamente inghiottendo materia viene definito nucleo galattico attivo.

Confrontando i dati con i modelli teorici, gli astronomi hanno stimato che il buco nero supermassiccio al centro SDSS1335+0728 ha una massa di circa un milione di masse solari. Ancora più importante è il fatto che questa è la prima volta che assistiamo in diretta all'accensione di un buco nero supermassiccio che inizia a inghiottire la materia circostante.

Come si è scoperto che si tratta di un buco nero

Un repentino aumento di luminosità da una galassia può avere varie origini, come ad esempio supernovae, novae, distruzioni mareali di stelle, o buchi neri in attivazione. Per capire quali di questi fenomeni origina l'emissione luminosa c'è bisogno di monitorare e osservare la galassia per diverso tempo e utilizzando telescopi sensibili a diverse lunghezze d'onda.

Il motivo risiede nel meccanismo di attivazione dei nuclei galattici attivi. Questi sono costituiti da un buco nero supermassiccio che si annida nel nucleo della galassia e da materiale che spiraleggiando viene risucchiato verso il suo orizzonte degli eventi. Il materiale spiraleggiante forma un disco chiamato disco di accrescimento che è estremamente caldo ed emette nell'ottico e nell'ultravioletto. Questa radiazione viene assorbita da uno strato di polveri toroidale attorno al sistema che riemette parte di queste energia assorbita sottoforma di radiazione infrarossa. A completare il nucleo galattico attivo, abbiamo una corona di elettroni estremamente energetici che può emettere radiazione a raggi X e una atmosfera di materiale gassoso fatto di vari elementi chimici, come l'ossigeno.

Come si evince dalla descrizione ogni pezzo di questo puzzle emette in una precisa lunghezza d'onda e solo osservandole tutte si può confermare che si ha a che fare con un buco nero supermassiccio in attività. Ecco perché il team di astronomi responsabile dello studio ha monitorato la galassia SDSS1335+0728 da dicembre 2019 utilizzando telescopi sensibili ai raggi X, all'ultravioletto, all'ottico e all'infrarosso (in ordine decrescente di energia).

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