STUDIATA A DIVERSE FREQUENZA DAL RADIOTELESCOPIO VLBA

Galassia attiva vista di tre quarti

Due getti di materia si sprigionano dai dintorni del buco nero supermassiccio al centro della galassia Txs 0128, a 500 milioni di anni luce dalla Terra, estendendosi per 35 anni luce. Le osservazioni effettuate per diversi anni con la schiera di radiotelescopi Vlba negli Usa ne rivelano l’intima struttura “a papillon”, dove – dal nostro punto di vista – un lobo appare decine di anni più giovane dell’altro

     28/08/2020
Social buttons need cookies

Nel circoletto centrale la galassia Txs 0128+554, una galassia ellittica a 500 milioni di anni luce, vista nell’ottico. Crediti: Sloan Digital Sky Survey

Un nuovo studio recentemente apparso su Astrophysical Journal svela la forma e il carattere nascosto della giovane e lontana galassia attiva Txs 0128+554. Si tratta di un’indagine esemplare per quanto riguarda il profiling di un oggetto astrofisico, in questo caso una galassia a 500 milioni di anni luce di distanza con al centro un buco nero supermassiccio da un miliardo di masse solari.

La galassia Txs 0128 è considerata attiva in quanto la radiazione da essa proveniente è ben superiore a quella generata da tutte le stelle che la compongono. Gli scienziati sono convinti che questa emissione “extra” provenga da regioni vicine al buco nero centrale, dove un disco vorticoso di gas e polvere si addensa e si riscalda a causa delle forze gravitazionali e di attrito.

Circa un decimo delle galassie attive produce una coppia di getti, fasci di particelle ad alta energia che viaggiano quasi alla velocità della luce in direzioni polari opposte, arrivando a emettere raggi gamma, le radiazioni più energetiche. L’emissione radio che viene spesso rilevata è invece prodotta dall’interazione di nugoli di particelle che si muovono a spirale attorno ai potenti campi magnetici.

Questa immagine mostra Txs 0128 come osservato dal Vlba a 15.4 gigahertz. I falsi colori corrispondono all’intensità del segnale radio, da basso (viola) ad alto (giallo). Crediti: Nrao

Tornando alla galassia oggetto del nuovo studio, nel 2015 il telescopio spaziale per raggi X Fermi della Nasa riuscì finalmente a determinare dopo cinque anni d’osservazioni che Txs 0128 è una debole sorgente di raggi gamma, decine di migliaia o anche centinaia di migliaia di volte più debole delle tipiche sorgenti gamma esaminate dal blasonato satellite.

Un gruppo internazionale – guidato da Matthew Lister della statunitense Purdue University e comprendente ricercatori da Russia, Germania e Usa – cominciò a osservare la galassia con il Vlba, Very Large Baseline Array, il più esteso radiotelescopio interferometrico esistente, costituito da 10 antenne paraboliche sparse su tutto il territorio statunitense, dalle Hawaii alle Isole Vergini Americane.

La lunga serie di misurazioni della schiera di antenne forniscono una mappa dettagliata di Txs 0128 a diverse frequenze radio, che consentono di esaminare la sua conformazione bilobata nello spazio e nel tempo. La struttura radio osservata misura 35 anni luce di diametro e risulta inclinata di circa 50° rispetto alla nostra linea di vista. Il fatto che i getti non siano puntati direttamente verso la Terra, ma presentino invece un’angolazione accentuata, sembra la spiegazione più plausibile al fatto la galassia risulti così debole nei raggi gamma.

Questa illustrazione mostra due viste della galassia attiva Txs 0128-554. A sinistra, i getti centrali della galassia appaiono come se li vedessimo entrambi alla stessa angolazione. Il buco nero, incorporato in un disco di polvere e gas, lancia una coppia di getti di particelle che viaggiano quasi alla velocità della luce, alla cui base si producono i raggi gamma rilevati da Fermi. Mentre i getti si scontrano con il materiale che circonda la galassia, formano lobi identici visti a lunghezze d’onda radio (arancione). A destra, la galassia come appare nel suo orientamento effettivo, con i getti disallineati dalla nostra linea di vista di circa 50 gradi. Crediti: Nasa Goddard Space Flight Center

Per un oggetto di tali ciclopiche dimensioni, tale vista di scorcio rappresenta una vera fortuna. Infatti, dal nostro punto di vista, la luce proveniente dal lobo più lontano impiega decine di anni in più a raggiungerci rispetto alla luce proveniente dal lobo più vicino. In pratica, si osserva lo stesso oggetto, ma in epoche differenti, e il lobo più distante appare in un punto più precoce della sua evoluzione rispetto al lobo più vicino.

Questa animazione mostra il differente aspetto di Txs 0128 a 6 diverse frequenze di osservazione. del Vlba. Crediti: Nrao/Nasa Goddard Space Flight Center

Un’altra curiosità di questa osservazione è che la forma apparente della galassia dipende dalla frequenza radio utilizzata. A 2.3 gigahertz (GHz) la galassia e i suoi getti si presentano sotto forma di un blob amorfo; una più classica ed elegante forma a papillon emerge a 6.6 GHz, mentre a 15.4 GHz appare un chiaro divario nell’emissione radio tra il nucleo della galassia e i suoi lobi.

Gli autori del nuovo studio sospettano che questa separazione sia dovuta a un’interruzione nell’attività di Txs 0128. I getti della galassia, come osservati dalla Terra, sembrano essere iniziati circa 90 anni fa, e poi si sono fermati circa 50 anni dopo, lasciando dietro di sé i lobi scollegati. Poi, circa un decennio fa, i getti si sono riaccesi, producendo l’emissione visibile più vicino al nucleo. Cosa abbia causato l’insorgenza improvvisa di questi periodi attivi, concludono gli autori, non è ancora chiarito.

Per saperne di più: