VLT, HUBBLE E CHANDRA PER MARKARIAN 1018

Galassia al buio per colpa del buco nero

Anche se non esiste un vero e proprio interruttore, le galassie possono rimanere al buio. Come? Il segreto risiede nei buchi neri supermassicci che dominano il centro di tantissime galassie nell’Universo. Quando finisce il carburante, le galassie cambiano in maniera anche repentina la loro luminosità

Questa immagine ottenuta dallo strumento MUSE installato sul VLT (Very Large Telescope) dell'ESO mostra la galassia attiva Markarian 1018 che ospita nel nucleo un buco nero supermassiccio. Crediti: ESO/CARS survey

Questa immagine ottenuta dallo strumento MUSE installato sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO mostra la galassia attiva Markarian 1018 che ospita nel nucleo un buco nero supermassiccio. Crediti: ESO/CARS survey

Il mistero di un raro mutamento nel comportamento di un buco nero supermassiccio al centro della galassia distante Markarian 1018 è stato risolto da un gruppo internazionale di astronomi che hanno usato il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO insieme al telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA e l’Osservatorio per raggi X Chandra della NASA. Sembra che il buco nero sia rimasto a corto di “cibo” e non abbia quindi più carburante a sufficienza per illuminare i suoi dintorni.

Molte galassie hanno un nucleo estremamente brillante alimentato da un buco nero supermassiccio al centro. I nuclei fanno di queste “galassie attive” alcuni tra i più brillanti oggetti dell’Universo. Si pensa che siano così luminosi perché il materiale diviene incandescente mentre cade sul buco nero, attraverso un processo noto come accrescimento. La luminosità varia notevolmente tra una galassia attiva e l’altra, così gli astronomi le classificano in diverse classi a seconda delle proprietà della luce che emettono. Le più brillanti galassie attive sono dette quasar, oggetti in cui il nucleo brillante oscura il resto della galassia. Un’altra classe, meno estrema, è nota come galassie di Seyfert (come quella oggetto dello studio in questione).

Si è osservato che alcune di queste galassie cambiano drasticamente nel corso di una sola decina d’anni, un batter d’occhio in termini astronomici. Ma Mrk 1018 si distingue dalle altre perché ha cambiato classe una seconda volta, tornando negli ultimi cinque anni a quella che era la sua classificazione iniziale. Si conosce solo una manciata di galassie che percorrono il ciclo completo, ma nessuna prima d’ora è stata studiata in modo così dettagliato.

La scoperta della natura volubile di Markarian 1018 è un risultato casuale della survey CARS (Close AGN Reference Survey), un progetto in collaborazione tra l’ESO e altre organizzazioni per raccogliere informazioni su una quarantina di galassie attive vicine. Le osservazioni di Markarian 1018 programmate con lo strumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) installato sul VLT hanno svelato il cambiamento sorprendente nella produzione luminosa della galassia. «Siamo rimasti sbalorditi nel vedere un cambiamento così significativo e inusuale in Markarian 1018», ha commentato Rebecca McElroy, prima autrice dell’articolo che descrive la scoperta e studentessa di dottorato all’Università di Sydney nonché ricercatrice presso il Centro di Eccellenza per l’Astrofisica a tutto cielo (CAASTRO).

L’osservazione della galassia, casualmente appena poco dopo il momento in cui aveva iniziato a indebolirsi, è stata un’occasione inaspettata per imparare che cosa fa mutare aspetto a queste galassie, come ha dichiarato Bernd Husemann, responsabile del progetto CARS e primo autore di un altro articolo relativo alla scoperta: «Siamo stati fortunati a rilevare l’evento solo 3 o 4 anni dopo l’inizio del declino, così abbiamo potuto iniziare una campagna di monitoraggio per studiare i dettagli della fisica dell’accrescimento in galassie attive che altrimenti non potrebbero essere studiate».

Il gruppo di ricerca ha sfruttato al massimo l’opportunità per cercare di mettere a fuoco quale fosse il processo che faceva cambiare in modo così notevole la luminosità di Mrk 1018. Le cause potevano risiedere in svariati eventi astrofisici, ma l’equipe ha potuto escludere la possibilità che fosse una singola stella attirata e divorata dal buco nero e ha messo in dubbio la possibilità di oscuramento dovuto al gas sulla linea di vista. Ma anche dopo la prima serie di osservazioni non si era ancora capito quale fosse il vero meccanismo responsabile per le sorprendenti variazioni in questa galassia. L’equipe ha potuto raccogliere ulteriori dati dopo aver ottenuto tempo di osservazione con Hubble e Chandra e con i nuovi dati di tutti questi strumenti sono stati in grado di svelare l’arcano: il buco nero stava lentamente spegnendosi per fame, per la mancanza di materiale da accrescere.

«È possibile che l’inedia sia dovuta all’interruzione del flusso di carburante», ha detto McElroy. «Una possibilità interessante sarebbe che la causa dell’interruzione sia l’interazione con un secondo buco nero supermassiccio». Non è strano pensare a un sistema binario di buchi neri in Markarian 1018, poiché la galassia è il frutto della fusione tra due galassie di simile massa – ciascuna delle quali conteneva molto probabilmente un buco nero supermassiccio nel nucleo.

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