Un buco nero supermassiccio attivo è una delle più grandi meraviglie del cosmo. L'oggetto denso e invisibile, la cui massa potrebbe essere miliardi di volte quella del nostro Sole, è circondato da un enorme disco vorticoso e da un toro di materia che brucia di luce mentre si muove a spirale verso il centro del buco nero. Ma quanto diventano grandi? strutture?
Per la prima volta, il rilevamento inequivocabile della luce nel vicino infrarosso ha rivelato la periferia di un massiccio disco di accrescimento che circonda un buco nero supermassiccio centinaia di milioni di volte la massa del Sole in una galassia chiamata III Zw 002, situata a 1,17 miliardi di anni luce. lontano.
Queste scoperte, guidate dall’astronomo Denimara Díaz dos Santos dell’Istituto Nazionale per la Ricerca Spaziale in Brasile, hanno rivelato un disco di accrescimento a circa 52 giorni luce dal buco nero. Questa misurazione fornirà una migliore comprensione di come vengono alimentati i buchi neri giganti.
La materia attorno a un buco nero è difficile da ricostruire. Nonostante le loro dimensioni e la luminosità del materiale circostante, la distanza tra noi e la loro galassia significa che sono ancora troppo piccoli per discernere molti dettagli. Impossibile ottenere un'immagine diretta del materiale, la luce catturata dalla galassia circostante viene analizzata per individuare firme specifiche che indicano la presenza di un disco di accrescimento.
Uno di questi segni è il cosiddetto doppio picco nello spettro delle radiazioni. Ciò accade a causa della rotazione. L'emissione è la luce che viene emessa quando un atomo eccitato perde energia, questa energia si manifesta sotto forma di un bagliore, la cui lunghezza d'onda dipende dall'elemento dell'atomo. Ora immagina il disco di accrescimento attorno al buco nero come un disco su un giradischi. Una parte del disco si muove verso di te, l'altra parte si allontana da te. La parte del disco che si muove verso di noi spinge la luce facendo sì che le lunghezze d'onda si accorciano, mentre la parte che si allontana da noi le allunga. Ciò significa che la radiazione di un determinato elemento appare a due lunghezze d'onda, creando un doppio picco nello spettro.
Doppi picchi attorno ai buchi neri supermassicci erano già stati rilevati in precedenza, ma le rilevazioni precedenti provenivano da un punto relativamente vicino al buco nero, noto come regione della linea stretta. Ciò non fornisce molte informazioni sull'intera estensione del disco di accrescimento.
Díaz dos Santos e i suoi colleghi hanno trovato due picchi doppi – ed entrambi non provenivano dalla regione della linea stretta, ma molto più lontano dal buco nero, nella cosiddetta regione della linea larga del disco di accrescimento. Questo è il primo rilevamento di picchi doppi nella regione della linea larga e il primo rilevamento di picchi doppi con uno strumento nel vicino infrarosso. "Trovare tali profili a doppio picco per la prima volta pone forti vincoli alla geometria di una regione che non potrebbe essere determinata altrimenti", afferma l'astrofisico Alberto Rodríguez-Ardila del Laboratorio Astrofisico Nazionale in Brasile. "E ora abbiamo prove chiare del processo di alimentazione e della struttura interna di una galassia attiva."
Il primo doppio picco, dalla parte interna della regione della linea larga, apparteneva all'idrogeno. Le simulazioni suggeriscono che si trovava a 16,77 giorni luce di distanza dal buco nero. Il secondo ossigeno rilevato proveniva dalla periferia della regione, a circa 18,86 giorni luce dal buco nero. Le simulazioni suggeriscono anche che la regione della linea larga si estende fino a un raggio di 52,43 giorni luce dal buco nero. Si tratta di 9,078 unità astronomiche. Per fare un confronto, Plutone è a 40 UA dal Sole.
Sembra enorme, e a noi lo è, ma è coerente con i tentativi di misurare la dimensione dei dischi di accrescimento utilizzando gli echi di luce che rimbalzano sul bordo interno del toro, una dimensione che i ricercatori chiamano "compatta" nel loro articolo. Il team continuerà a osservare la galassia per vedere se il suo comportamento attuale corrisponde alle previsioni.
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