Utilizzando il telescopio spaziale James Webb, un gruppo di astronomi ha ottenuto una delle immagini più nitide mai realizzate di come un buco nero supermassiccio riesca ad alimentarsi, contribuendo a chiarire uno dei misteri di lunga data dell’astrofisica. I risultati sono stati pubblicati ieri su The Astrophysical Journal Letters.

Quasi tutte le grandi galassie dell’Universo ospitano al proprio centro un buco nero supermassiccio. Quando questi oggetti attirano verso di sé la materia circostante si ‘accendono’, iniziando a espellere potenti getti di energia capaci di modellare l’intera galassia che li circonda. In questa fase vengono definiti nuclei galattici attivi.

Secondo i modelli teorici, però, proprio questi getti dovrebbero riscaldare il gas circostante fino a interrompere l’approvvigionamento di ‘carburante’ del buco nero. Eppure questi motori cosmici continuano ad alimentarsi. L’ipotesi oggi più accreditata è che il gas, dopo essere stato riscaldato, si raffreddi nuovamente, condensandosi in lunghi e sottili filamenti che ricadono verso il centro della galassia.

La connessione diretta tra questi filamenti e il buco nero, tuttavia, non era mai stata osservata. Ora arriva una delle prove più convincenti grazie alle immagini del James Webb che ritraggono Ngc 4696, la galassia centrale dell’Ammasso del Centauro, situata a circa 145 milioni di anni luce dalla Terra.

Osservandola per quasi otto ore con lo strumento NirSpec, i ricercatori hanno mappato nel dettaglio il moto del gas all’interno della sfera d’influenza gravitazionale del buco nero, riuscendo a distinguere strutture estese appena 30 anni luce.

Le mappe hanno rivelato che quella che appariva come una struttura a forma di “S” è in realtà un disco di gas in rotazione attorno al buco nero supermassiccio. Il disco ha un diametro di quasi 800 anni luce e il materiale al suo interno raggiunge velocità di circa 600 chilometri al secondo.

Ancora più importante, il disco sembra essere fisicamente collegato a uno dei grandi filamenti di gas in caduta verso il centro della galassia. Le osservazioni del James Webb mostrano infatti il gas che scorre lungo il filamento, confluisce nel disco e da qui viene infine inghiottito dal buco nero.

Per interpretare queste osservazioni, il team ha realizzato anche simulazioni numeriche che riproducono con notevole accuratezza il comportamento del gas osservato. I risultati sono compatibili con uno scenario in cui i campi magnetici rallentano la rotazione del gas durante la caduta, convogliandolo verso il disco di accrescimento.

Nel loro insieme, spiegano gli autori, questi nuovi dati contribuiscono a chiarire il modo in cui i buchi neri supermassicci si alimentano e regolano l’evoluzione delle galassie che li ospitano. Per la prima volta, infatti, è stato possibile osservare direttamente il collegamento tra i filamenti di gas e il disco che nutre il buco nero, offrendo la conferma osservativa di un meccanismo ipotizzato dagli astrofisici da decenni e chiudendo un tassello fondamentale nella comprensione del ciclo di alimentazione di questi giganti cosmici.

 

Immagine in evidenza: la galassia Ngc 4696 fotografata da Hubble. Crediti: Nasa, Esa/Hubble, A. Fabian