Uno sforzo per trovare alcuni dei buchi neri più grandi e attivi dell’universo fornisce una stima migliore del rapporto tra i colossi nascosti e quelli non nascosti. Diversi telescopi della NASA hanno recentemente aiutato gli scienziati a cercare nel cielo buchi neri supermassicci, fino a miliardi di volte più pesanti del Sole. La nuova indagine è unica perché aveva le stesse probabilità di trovare buchi neri enormi nascosti dietro spesse nubi di gas e polvere rispetto a quelli che non lo sono:
Gli astronomi pensano che ogni grande galassia nell’universo abbia un buco nero supermassiccio al suo centro. Ma testare questa ipotesi è difficile perché i ricercatori non possono sperare di contare i miliardi o addirittura i trilioni di buchi neri supermassicci che si pensa esistano nell’universo. Invece devono estrapolare da campioni più piccoli per conoscere la popolazione più ampia. Quindi misurare accuratamente il rapporto di buchi neri supermassicci nascosti in un dato campione aiuta gli scienziati a stimare meglio il numero totale di buchi neri supermassicci nell’universo. Il nuovo studio pubblicato sull’Astrophysical Journal ha scoperto che circa il 35% dei buchi neri supermassicci è pesantemente oscurato, il che significa che le nubi circostanti di gas e polvere sono così spesse da bloccare persino la luce a raggi X a bassa energia. Ricerche comparabili hanno precedentemente scoperto che meno del 15% dei buchi neri supermassicci è così oscurato. Gli scienziati pensano che la vera divisione dovrebbe essere più vicina al 50/50 in base ai modelli di come crescono le galassie. Se le osservazioni continuano a indicare che significativamente meno della metà dei buchi neri supermassicci è nascosta, gli scienziati dovranno modificare alcune idee chiave che hanno su questi oggetti e sul ruolo che svolgono nel plasmare le galassie.
Un tesoro nascosto:
Sebbene i buchi neri siano intrinsecamente oscuri (nemmeno la luce può sfuggire alla loro gravità), possono anche essere tra gli oggetti più luminosi dell’universo: quando il gas viene trascinato in orbita attorno a un buco nero supermassiccio, come l’acqua che gira in uno scarico, la gravità estrema crea un attrito e un calore così intensi che il gas raggiunge centinaia di migliaia di gradi e irradia così intensamente da poter oscurare tutte le stelle della galassia circostante. Le nubi di gas e polvere che circondano e riforniscono il disco centrale luminoso possono assumere approssimativamente la forma di un toro, o ciambella. Se il buco della ciambella è rivolto verso la Terra, il disco centrale luminoso al suo interno è visibile; se la ciambella è vista di taglio, il disco è oscurato. La maggior parte dei telescopi riesce a identificare piuttosto facilmente i buchi neri supermassicci di fronte, anche se non quelli di taglio. Ma c’è un’eccezione a questo che gli autori del nuovo articolo hanno sfruttato: il toro assorbe la luce dalla sorgente centrale e riemette luce a energia inferiore nella gamma infrarossa (lunghezze d’onda leggermente più lunghe di quelle che l’occhio umano può rilevare). In sostanza, le ciambelle brillano nell’infrarosso. Queste lunghezze d’onda della luce sono state rilevate dall’Infrared Astronomical Satellite, o IRAS , della NASA , che ha funzionato per 10 mesi nel 1983 ed è stato gestito dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California meridionale. Un telescopio di ricognizione che ha ripreso l’intero cielo, IRAS è stato in grado di vedere le emissioni infrarosse dalle nubi che circondano i buchi neri supermassicci. Ancora più importante, è stato in grado di individuare i buchi neri di taglio e di fronte ugualmente bene.
IRAS ha catturato centinaia di obiettivi iniziali. Alcuni di essi si sono rivelati non essere buchi neri pesantemente oscurati, ma galassie con alti tassi di formazione stellare che emettono un bagliore infrarosso simile. Quindi gli autori del nuovo studio hanno utilizzato telescopi terrestri a luce visibile per identificare quelle galassie e separarle dai buchi neri nascosti. Per confermare i buchi neri visti di taglio e pesantemente oscurati, i ricercatori si sono affidati al NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) della NASA, un osservatorio a raggi X gestito anch’esso dal JPL. I raggi X vengono irradiati da parte del materiale più caldo attorno al buco nero. I raggi X a bassa energia vengono assorbiti dalle nubi circostanti di gas e polvere, mentre i raggi X ad alta energia osservati da NuSTAR possono penetrare e diffondersi dalle nubi. Rilevare questi raggi X può richiedere ore di osservazione, quindi gli scienziati che lavorano con NuSTAR hanno prima bisogno di un telescopio come IRAS per sapere dove guardare. “Mi stupisce quanto IRAS e NuSTAR siano stati utili per questo progetto, soprattutto nonostante IRAS fosse operativo da oltre 40 anni“, ha affermato il responsabile dello studio Peter Boorman, astrofisico presso il Caltech di Pasadena, California. “Penso che dimostri il valore ereditato degli archivi dei telescopi e il vantaggio di utilizzare più strumenti e lunghezze d’onda della luce insieme”.
Vantaggio numerico
Determinare il numero di buchi neri nascosti rispetto a quelli non nascosti può aiutare gli scienziati a capire come questi buchi neri diventino così grandi. Se crescono consumando materiale, allora un numero significativo di buchi neri dovrebbe essere circondato da spesse nubi e potenzialmente oscurato. Boorman e i suoi coautori affermano che il loro studio supporta questa ipotesi. Inoltre, i buchi neri influenzano le galassie in cui vivono, principalmente influenzando il modo in cui le galassie crescono. Ciò accade perché i buchi neri circondati da enormi nubi di gas e polvere possono consumare enormi quantità di materiale, ma non infinite. Se ne cade troppo verso un buco nero in una volta, il buco nero inizia a sputare l’eccesso e a spararlo di nuovo nella galassia. Ciò può disperdere le nubi di gas all’interno della galassia in cui si stanno formando le stelle, rallentando il tasso di formazione stellare lì. “Se non avessimo buchi neri, le galassie sarebbero molto più grandi”, ha affermato Poshak Gandhi, professore di astrofisica presso l’Università di Southampton nel Regno Unito e coautore del nuovo studio. “Quindi, se non avessimo un buco nero supermassiccio nella nostra galassia, la Via Lattea, potrebbero esserci molte più stelle nel cielo. Questo è solo un esempio di come i buchi neri possono influenzare l’evoluzione di una galassia”.
Maggiori informazioni su NuSTAR
Una missione Small Explorer guidata da Caltech e gestita dal Jet Propulsion Laboratory della NASA nella California meridionale per la Science Mission Directorate dell’agenzia a Washington, NuSTAR è stata sviluppata in collaborazione con la Danish Technical University e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). La navicella spaziale è stata costruita da Orbital Sciences Corp. a Dulles, Virginia. Il centro operativo della missione NuSTAR si trova presso l’Università della California, Berkeley, e l’archivio dati ufficiale si trova presso l’High Energy Astrophysics Science Archive Research Center della NASA presso il Goddard Space Flight Center della NASA. L’ASI fornisce la stazione di terra della missione e un archivio dati speculare. Caltech gestisce il JPL per la NASA. Per maggiori informazioni su NuSTAR, visita: www.nustar.caltech.edu
Fonte: https://www.nasa.gov/universe/how-many-black-holes-are-hiding-nasa-study-homes-in-on-answer/
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