Venti rotanti vicino al buco nero di un quasar

Leggendo la ricerca di cui parlerà qui di seguito, mi è subito venuto in mente il titolo di un libro che lessi prima di cominciare i corsi universitari e che mi appassionà parecchio.

11/12/2007 Il libro scritto da Margherita Hack si intitolava "universo violento della Radioastronomia". Uno degli argomenti trattati al suo interno riguardava i quasar, oggetti molto distanti alcuni dei quali hanno una forte emissione di radiazione alle frequenze radio e al cui centro si trova un buco nero molto massiccio. Dalla sua pubblicazione (negli anni '80) ad oggi sono stati compiuti molti progressi. 'ultimo riguarda la scoperta in un quasar (PG 1700+518) di venti rotanti che si formano dal disco che circonda il buco nero e che, trasportando energia alla galassia in cui si trovano, ne influenzano le caratteristiche osservative (pubblicato su Nature, numero 450, pag. 74, 2007).

I Nuclei Galattici Attivi

Per capire cosa sono i quasar e comprendere il significato della scoperta, dobbiamo fare un piccolo passo indietro e partire dai nuclei galattici attivi (AGN, dal'inglese Active Galactic Nuclei). Questi oggetti sono una classe particolare di galassie al cui centro si trova un buco nero massiccio (milioni di volte la massa del Sole) ed attivo che attrae verso di sé la materia circostante.

Cadendo verso il buco nero, la materia, formata da polvere e gas, si dispone su un disco rotante ad alta velocità che, a causa dell'interazione tra radiazione e materia (principalmente radiazione di sincrotrone, cioè emissione relativistica di un fotone da parte di elettroni accelerati a velocità relativistiche), emette radiazione a diverse lunghezze d'onda.

Inoltre, nel processo di accrescimento della materia sul buco nero, si formano a volte getti di particelle cariche che si estendono perpendicolarmente al disco in entrambe le direzioni e che sono osservabili alle frequenze radio. Nella parte pià¹ esterna del disco si trova anche una struttura a forma di anello composta da polveri e chiamata toro.

Attorno al disco si muovono nubi di gas neutro e ionizzato ad alte e basse densità.

A seconda della direzione con cui i nuclei attivi sono rivolti verso la Terra, la radiazione che arriva a noi presenta caratteristiche differenti, il che ha portato gli astronomi a classificare questi oggetti in modo differente: quasar, radio galassie, galassie di Seyfert ecc.

Tutta la fenomenologia osservata di AGN che viene suddivisa in gruppi e sottogruppi di diversa entità e proprietà, viene spiegata facendo capo al modello unificato degli AGN.

Questo genere di galassie attive presentano un buco nero centrale che, circondato dal toro di materia, a seconda della direzione dell'osservativo può celare o meno la vista del motore centrale. Nel primo caso si parlerà di AGN oscurati, nel secondo caso di AGN non oscurati.

Secondo la vecchia tassonomia ereditata dai precedenti tentativi di unificazione dei modelli di AGN, vi sono gli oggetti "Radio Loud" e "Radio Quiet", cioè radio attivi e radio quieti.

I primi, caratterizzati dal'assenza di un getto di radiazione fuoriuscente dal buco nero, si suddividono in tre sottoclassi: i QSO radio quieti che sono AGN che vediamo frontalmente e da cui riceviamo tutta la radiazione proveniente dal buco nero centrale; alla stessa classe appartengono le galassie di Seyfert (Sey) suddivise in Sey I e Sey II.

Le Sey I sono viste leggermente di sbieco mentre le Sey II sono molto inclinate rispetto alla nostra linea di vista, a tal punto che è possibile vedere solo parte di quella radiazione che riesce a passare attraverso il toro che circonda il buco nero. Alla seconda classe, quella degli AGN radio attivi, appartengono le NLRG (Narrow Line Radio Galaxy) e le BLRG (Broad Line Radio Galaxy) che sono galassie viste di taglio.

I QSO radio attivi sono AGN visti di fronte, così come le galassie BL Lac, che presentano come ulteriore caratteristica il getto lungo la direzione di vista.

La scoperta

Studiando nel dettaglio la radiazione dei nuclei galattici attivi è possibile comprendere la loro struttura in prossimità del buco nero.

àˆ così che un gruppo di scienziati inglesi e americani, attraverso 'analisi della polarizzazione della radiazione proveniente dal quasar PG1700+518, ha dimostrato 'esistenza di venti che si formano sul disco che ruota attorno al buco nero, e ne ha compreso la geometria tridimensionale.

In pratica, i ricercatori hanno comparato i dati ottenuti dalle osservazioni (gli spettri) con modelli teorici che simulavano le strutture tipiche della polarizzazione di specifiche righe di emissione risultanti dalla diffusione della radiazione in venti con differenti geometrie.

In questo modo hanno mostrato che un vento che parte da una regione di forma anulare molto stretta, interna al disco, e che sale formando un cilindro che man mano si allarga è la soluzione pià¹ plausibile per spiegare le osservazioni.

Tale vento riesce a contenere la radiazione prodotta nella ragione interna del disco stesso e a portarla verso 'esterno.

Cià permette di spiegare diversi fenomeni presenti nella regione centrale di un nucleo galattico attivo, come certi tipi di emissione in banda X, le righe di assorbimento in ultravioletto e le righe di assorbimento larghe che si osservano negli spettri di questi oggetti.

Bibliografia

Young et al. Nature, n 450, pag 74, 2007 An Introduction to Active Galactic Nuclei , di B. M. Peterson, ed. Cambridge University Press Quasars and Active Galactic Nuclei: An Introduction, di A. K. Kembhavi, J. V. Narlikar, ed. Cambridge University Press