Quando la gigantesca galassia radiofonica Messier 87 (M 87) ha scatenato un torrente di radiazioni gamma e flusso radio, si è verificata una collaborazione internazionale di 390 scienziati. Stanno segnalando la scoperta nel numero di questa settimana di Science Express.
I risultati forniscono la prima prova sperimentale che le particelle vengono accelerate a energie estremamente elevate nelle immediate vicinanze di un buco nero supermassiccio e quindi emettono i raggi gamma osservati. I raggi gamma hanno energie un trilione di volte più elevate dell'energia della luce visibile.
Matthias Beilicke e Henric Krawczynski, entrambi fisici della Washington University di St. Louis, hanno coordinato il progetto utilizzando la collaborazione VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System). Lo sforzo ha coinvolto tre matrici di telescopi da 12 metri (39 piedi) a 17 metri (56 piedi), che rilevano raggi gamma ad altissima energia, e Very Long Baseline Array (VLBA) che rileva onde radio con elevata spazialità precisione.
"Avevamo programmato osservazioni a raggi gamma di M 87 in uno stretto sforzo di collaborazione con i tre principali osservatori di raggi gamma VERITAS, H.E.S.S. e MAGIA, e siamo stati fortunati che si è verificato uno straordinario bagliore di raggi gamma proprio quando la sorgente è stata osservata con il VLBA e il suo impressionante potere di risoluzione spaziale ", ha detto Beilicke.
"Solo la combinazione delle osservazioni radio ad alta risoluzione con le osservazioni sui raggi gamma VHE ci ha permesso di localizzare il sito della produzione di raggi gamma", ha aggiunto R. Craig Walker, uno scienziato dello staff dell'Osservatorio Nazionale di Astronomia Radio di Socorro, New Mexico .
M 87 si trova a una distanza di 50 milioni di anni luce dalla Terra nel gruppo di galassie della Vergine. Il buco nero al centro di M 87 è sei miliardi di volte più massiccio del Sole.
La dimensione di un buco nero non rotante è data dal raggio di Schwarzschild. Tutto - materia o radiazione - che rientra in un raggio di Schwarzschild dal centro del buco nero verrà inghiottito da esso. Il raggio di Schwarzschild del buco nero supermassiccio in M 87 è paragonabile al raggio del nostro Sistema Solare.
Nel caso di alcuni buchi neri supermassicci - come in M 87 - la materia che orbita e si avvicina al buco nero alimenta deflussi altamente relativistici, chiamati getti. La materia nei getti si allontana dal buco nero, sfuggendo alla sua mortale forza gravitazionale. I getti sono alcuni degli oggetti più grandi dell'Universo e possono raggiungere molte migliaia di anni luce dalla vicinanza del buco nero nel mezzo intergalattico.
L'emissione di raggi gamma ad altissima energia dall'M 87 è stata scoperta per la prima volta nel 1998 con i telescopi HEGRA Cherenkov. "Ma ancora oggi, M 87 è una delle sole circa 25 fonti esterne alla nostra galassia che emettono raggi gamma [ad altissima energia]", afferma Beilicke.
Le nuove osservazioni mostrano ora che l'accelerazione delle particelle e la successiva emissione di raggi gamma possono avvenire proprio nel "getto interno", a meno di circa 100 raggi di Schwarzschild dal buco nero, che è uno spazio estremamente stretto rispetto al estensione totale del jet o della galassia.
Oltre a VERITAS e VLBA, in queste osservazioni sono stati coinvolti il sistema stereoscopico ad alta energia (H.E.S.S.) e i principali osservatori di raggi gamma di Cherenkov (MAGIC) a raggi gamma atmosferici.
Didascalia dell'immagine principale: Concezione degli artisti del nucleo interno dell'M87: buco nero, disco di accrescimento e getti interni. Credito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
Seconda immagine: Immagine VLA su larga scala di M87: Il cerchio bianco indica l'area entro la quale i telescopi a raggi gamma potevano dire che venivano emessi i raggi gamma molto energici. Per restringere la posizione ulteriormente richiesto il VLBA. CREDITO: NRAO / AUI / NSF
Collage: In alto a sinistra, un'immagine VLA della galassia mostra i getti radio-emettenti su una scala di circa 200.000 anni luce. I successivi zoom avanzano nel nucleo della galassia, dove risiede il buco nero supermassiccio. Nella concezione dell'artista (sfondo). il buco nero illustrato al centro è circa il doppio del nostro Sistema Solare, una piccola frazione delle dimensioni della galassia, ma detiene circa sei miliardi di volte la massa del Sole. Credito: Bill Saxton, NRAO / AUI / NSF
fonti: Scienza e l'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia, via EurekAlert.
