PLASMATE PER 10 MILIONI DI ANNI DA UN FLUSSO DI PLASMA A 1000 KM/S

Bolle soffiate dal vento del buco nero centrale

Secondo un recente studio condotto da Yutaka Fujita della Tokyo Metropolitan University, all’origine delle “bolle di Fermi” – enormi lobi che si estendono per decine di migliaia di anni luce dal centro della nostra galassia, così chiamate perché osservate per la prima volta dal telescopio spaziale Fermi della Nasa nel 2010 – vi sarebbe l’interazione tra un vento di particelle cariche, accelerate dal buco nero al centro della Via Lattea, e il gas dell’alone

     03/01/2023
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Visualizzazione artistica della delle “bolle di Fermi”. Crediti: Esa/Gaia/Dpac

L’universo è pieno di oggetti celesti incredibili che devono ancora essere scoperti e spiegati a fondo. Un esempio di questi fenomeni misteriosi sono le cosiddette “bolle di Fermi”, strutture galattiche che prendono il nome dal telescopio spaziale per raggi gamma Fermi che per primo le individuò, nel 2010. Si tratta di una coppia di giganteschi lobi di radiazione gamma che si estendono, come due grandi palloncini, su entrambi i lati del centro galattico per oltre 50mila anni luce. Nonostante le loro strabilianti dimensioni, l’origine di tali strutture galattiche è stata fortemente dibattuta, e dalla loro scoperta sono state avanzate molteplici ipotesi per spiegarne i meccanismi di formazione: da un’intensa attività esplosiva generatasi del buco nero al centro della nostra galassia, a venti di particelle prodotti nucleo galattico a una costante attività di formazione stellare. Tuttavia, uno nuovo studio, condotto da Yutaka Fujita, astronomo alla Tokyo Metropolitan University, potrebbe far luce su questi particolari oggetti galattici, anche grazie alla disponibilità di osservazioni in banda X condotte con il satellite giapponese Suzaku, che permettono di confrontare i dati osservativi con ciò che ci aspettiamo da vari scenari.

I venti veloci provenienti dal centro galattico producono, incontrando l’alone, uno shock sul fronte esterno (outer shock) e uno sul fronte interno (inner shock). Quest’ultimo forma il contorno delle bolle di Fermi. Crediti: Tokyo Metropolitan University

Nelle sue simulazioni Fujita ha previsto un flusso di particelle cariche a velocità relativistiche, cioè a velocità prossime a quelle della luce nel vuoto, in uscita da Sagittarius A* (Sgr A*), il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. A causa del loro intenso campo gravitazionale, i buchi neri non sono in grado di emettere radiazione. Tuttavia, quando la materia cade verso di loro, negli immediati dintorni dei buchi neri possono getti e venti di materia ad alta energia.

Confrontando i dati ottenuti dalle osservazioni X con quelli prodotti dalle sue simulazioni, Fujita è giunto a concludere che, con buona probabiità, all’origine delle “bolle di Fermi” vi sia proprio un vento di particelle cariche espulse dal centro della nostra galassia: un flusso che viaggia ininterrotto da oltre dieci milioni di anni a una velocità di mille chilometri al secondo. Questo flusso di particelle, essendo diretto verso l’esterno, finisce per interagire con il gas dell’alone galattico, provocando il cosiddetto reverse shock: un’onda d’urto – contraddistinta da un repentino aumento della temperatura nella regione di collisione – che dà forma alle bolle.

È importante sottolineare che le simulazioni hanno anche mostrato come una spiegazione alternativa – quella che prevede un’esplosione istantanea prodotta nel centro della galassia – non potrebbe riprodurre i dati osservati, avvalorando così lo scenario basato su venti costanti generati dal buco nero centrale per un lungo lasso di tempo. Va infine notato che i venti previsti dalla simulazione di Fujita sono simili agli outflows provenienti dal cuore di altre galassie, e dunque che potenti emissioni come quelle osservate in altre regioni dell’universo potrebbero aver sferzato, fino a tempi recenti, anche la nostra galassia.

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