SCOPERTO GRAZIE AL SATELLITE FERMI E AL VLBA

Quel blob che non t’aspetti

Raggi gamma emessi da una galassia lontanissima sono stati identificati dagli strumenti a bordo del satellite Fermi della NASA. Contrariamente però a quanto previsto dalle attuali teorie, la regione da cui si è originata questa intensa emissione di energia non coincide con il buco nero supermassiccio che si trova al centro della galassia, ma risulta da esso distante ben 70 anni luce.

Il radio telescopio VLBA e l'osservatorio spaziale Fermi hanno condotto osservazioni complementari per studiare l'attività della sorgente denominata 4C +71.07. Durante i più intensi fenomeni di emissione di raggi gamma le mappe nelle onde radio del VLBA e misure di polarizzazione hanno permesso di collegare la presenza di un brillante blob nel getto di 4C +71.07 a variazioni di luminosità della sorgente nel visibile e nei raggi gamma (pannelli in alto). In basso è indicata la variazione di luminosità nei raggi gamma di 4C +71.07 registrata dallo strumento LAT a bordo di Fermi tra fine 2011 e inizio 2012. Crediti: NASA’s Goddard Space Flight Center/A. Marscher and S.Jorstad (BU)

Quel flusso di raggi gamma ha viaggiato per quasi 11 miliardi di anni prima di essere captato dagli strumenti dell’osservatorio spaziale Fermi della NASA. Proveniente da una remota galassia nota con la sigla 4C +71.07, si riteneva che fosse stato generato in corrispondenza del suo cuore violento, un buco nero quasi 3 miliardi di volte  più massiccio del nostro Sole. Ma una lunga e accurata indagine che ha coinvolto, oltre a Fermi, anche il radiotelescopio VLBA (Very Long Baseline Array) ha sorprendentemente rivelato che regione in cui si sarebbe generata questa radiazione si trova distante circa 70 anni luce dal buco nero al centro di 4C +71.07. Questi risultati  sono stati appena presentati all’American Astronomical Society meeting in corso a Long Beach, in California.

“La corrispondenza tra il risveglio dell’attività gamma misurata da Fermi Lat e la fenomenologia radio è impressionante” dice Patrizia Caraveo , responsabile INAF per lo sfruttamento scientifico del satellite Fermi. “Dopo essere stata quieta per anni la galassia 4C+71.07 si è accesa nei raggi gamma in corrispondenza dell’emissione di un blob  di particelle accelerate che i radioastronomi hanno visto nascere a circa 70 anni luce dal buco nero supermassivo che è responsabile dell’attività della galassia. Il risultato è interessante e stupefacente: bisognerà capire come mai questa concentrazione di particelle energetiche si sia formata così distante dal buco nero”.

La galassia 4C +71.07, situata nella costellazione dell’Orsa Maggiore, è così lontana che la sua luce impiega 10,6 miliardi di anni per raggiungere la Terra. Gli astronomi stanno oggi studiando questa galassia come era quando l’universo aveva meno di un quarto della sua età attuale. Scoperta negli anni ’60 del secolo scorso, 4C +71.07  è stata subito classificata come una intensa sorgente di onde radio. Emissioni sporadiche nelle alte energie erano state registrate dal satellite Compton Gamma-Ray Observatory della NASA. Le prime indagini di Fermi dopo la sua messa in orbita sembravano indicare che la sorgente fosse tornata quieta, salvo poi tornare in piena attività nel 2011, raggiungendo il suo picco nei primi giorni di novembre, quando ha raggiunto una luminosità ben 10.000 volte maggiore di tutte le stelle della nostra Galassia, la Via Lattea, messe insieme.

Al centro di questa turbolenta galassia si trova un buco nero di massa paria 2,6 miliardi di volte quella del nostro Sole. Parte della materia che cade spiraleggiando nel buco nero viene accelerata verso l’esterno a velocità prossime a quella della luce, creando due getti di particelle che si allontanano dalla sorgente in direzioni opposte. Uno di questi getti risulta puntare quasi esattamente verso la Terra. Questa caratteristica rende 4C +71.07 quello che gli astronomi chiamano ‘blazar’, una classe di oggetti celesti che comprende alcune dei più brillanti sorgenti di raggi gamma presenti nel cielo.

Sfruttando il livello di dettaglio di cui dispone il radiotelescopio VLBA del National Science Foundation, che combina 10 strumenti dislocati tra Nord America, Hawaii e Isole Vergini, raggiungendo così la risoluzione che avrebbe una singola parabola di ben 8.500 chilometri di diametro,  nell’’autunno del 2011 è stata osservata una struttura luminosa simile a un nodo che sembrava muoversi verso l’esterno della galassia ad una velocità di 20 volte superiore a quella della luce. Un effetto solo apparente, dovuto al fatto che questa bolla si stava muovendo quasi esattamente verso di noi ma a una velocità effettiva solo leggermente inferiore a quella della luce.

La presenza di questa struttura in movimento ha permesso di individuare con precisione il punto esatto dove sono stati generati i raggi gamma nel getto emesso dal buco nero. Il nodo nel suo spostamento ha infatti attraversato una brillante struttura stazionaria del getto, quella che gli astronomi chiamano il suo “nucleo radio” a pochi giorni dai rilevamenti della strumentazione di Fermi che indicavano una nuove fase di  emissione di raggi gamma da 4C +71.07. Ulteriori indagini basate sullo studio della polarizzazione della radiazione proveniente dalla galassia durante il periodo più intenso di attività della sorgente nelle alte energie, tra ottobre 2011 e gennaio 2012, hanno conformato che questa struttura era responsabile dell’improvviso aumento di luminosità della sorgente sia nel visibile che nei raggi gamma. Ma non solo: hanno anche permesso di stabilire che la zona in cui sono stati prodotti i flussi di raggi gamma registrati da Fermi si trovava a circa 70 anni luce dal buco nero.

 

Ilcomunicato stampa INAF