Immagine a raggi X del Chandra Deep Field-North. Credito immagine: NASA / PSU Clicca per ingrandire
I dati dei sondaggi sull'osservatorio dei raggi X mostrano che i buchi neri sono molto più numerosi e si sono evoluti in modo diverso rispetto a quanto si sarebbero aspettati i ricercatori, secondo un astronomo Penn State.
"Volevamo un censimento di tutti i buchi neri e volevamo sapere come fossero", ha dichiarato Niel Brandt, professore di astronomia e astrofisica. "Volevamo anche misurare come i buchi neri sono cresciuti nella storia dell'Universo."
Brandt e altri ricercatori hanno fatto proprio questo osservando una macchia di cielo nell'emisfero settentrionale chiamata Chandra Deep Field-North, usando l'osservatorio a raggi X Chandra della NASA e una patch simile nell'emisfero meridionale chiamata Extended Chandra Deep Field-South . Sono stati inoltre condotti sondaggi in altre parti del cielo utilizzando sia la Chandra che la missione multi-specchio a raggi X dell'Agenzia spaziale europea-Newton.
I ricercatori hanno esaminato le emissioni di raggi X perché le aree intorno ai buchi neri emettono raggi X e luce visibile. La natura penetrante dei raggi X fornisce un modo diretto per identificare i buchi neri. L'uso dei raggi X consente inoltre agli astronomi di individuare i buchi neri nei centri delle galassie senza che il loro segnale sia slavato dalla luce visibile proveniente dalle stelle di una galassia, Brandt ha detto ai partecipanti all'incontro annuale dell'American Association for the Advancement of Science in St. Louis, Mo. 17 febbraio. I buchi neri che hanno studiato erano quelli che risiedono nei centri delle galassie e che emettono raggi X attivamente, quindi sono chiamati nuclei galattici attivi.
"Troviamo buchi neri super massicci attivi al centro di enormi galassie", ha affermato Brandt. “La nostra galassia ha anche un buco nero al centro che misura 2,6 milioni di masse solari. Il nostro buco nero non è attivo oggi, ma presumiamo che fosse attivo in passato. "
Queste indagini radiografiche profonde ed extragalattiche hanno esaminato le zone di cielo scelte con cura, che sono in gran parte prive di qualsiasi cosa possa interferire con l'ottenimento dei dati dei raggi X. Chandra osservò Chandra Deep Field-North - un'area di cielo due terzi delle dimensioni della Luna piena - per un periodo di 23 giorni nell'arco di due anni. I ricercatori hanno rilevato circa 600 fonti di raggi X. Dopo aver confrontato le immagini a raggi X con le immagini ottiche esattamente dello stesso frammento di cielo prese dal telescopio spaziale Hubble, quasi tutte le fonti di 600 punti corrispondevano alle galassie ottiche, suggerendo che i buchi neri che erano fonti per la firma a raggi X erano in i centri delle galassie.
"Gli astronomi a raggi X stanno facendo meglio di chiunque altro di circa un fattore dieci, nell'identificare questi nuclei galattici attivi", ha detto Brandt. "Con più tempo potremmo fare ancora meglio, andando ancora più in profondità."
Quello che i ricercatori hanno scoperto è che i buchi neri super massicci sono più numerosi di quanto potessimo aspettarci. Hanno anche scoperto che i buchi neri si sono evoluti in modo diverso rispetto agli astronomi previsti prima del lavoro di Chandra. Estrapolando dai 600 buchi neri trovati da Chandra, Brandt suggerisce che ci sono circa 300 milioni di buchi neri super massicci in tutto il cielo.
L'esistenza di così tanti buchi neri, ha confermato che quella che una volta si pensava fosse una radiazione cosmica di fondo a raggi X davvero diffusa, proviene in realtà da fonti puntuali.
Negli anni '60, gli astronomi scoprirono i quasar, buchi neri molto distanti e molto luminosi, nei centri galattici. I quasar, inizialmente chiamati fonti radio quasi stellari, furono studiati intensamente. I ricercatori hanno presto capito che solo alcuni di questi oggetti erano emettitori radio e che si sono formati all'inizio della storia dell'Universo.
"Sebbene i quasar siano spettacolari, non sono rappresentativi dei tipici nuclei galattici attivi", ha affermato Brandt. "Ora, usando Chandra e altri osservatori di raggi X, possiamo trovare e studiare i nuclei galattici attivi tipici a moderata luminosità, nell'universo distante e ad alto spostamento verso il rosso."
Anche i quasar e i nuclei galattici attivi a luminosità moderata si sono evoluti in modo diverso. I quasar sono un fenomeno di giovani galassie, mentre i nuclei galattici attivi a luminosità moderata raggiungono il picco più tardi nel tempo cosmico.
"Vorremmo sapere se i nuclei galattici attivi cambiano nel tempo cosmico", ha detto Brandt. "I buchi neri si nutrono e crescono allo stesso modo nella storia dell'Universo?"
I ricercatori hanno esaminato la quantità relativa di energia che fuoriesce dai raggi X rispetto ad altre lunghezze d'onda e hanno scoperto che questo rapporto non cambia nel corso di 13 miliardi di anni. Hanno osservato gli spettri radiografici e hanno scoperto che anche questi non sono cambiati nel tempo.
"Nonostante gli enormi cambiamenti nella densità spaziale dei fori posteriori, i singoli motori che alimentano i nuclei galattici attivi sono notevolmente stabili", ha detto Brandt.
Brandt ritiene che Chandra possa osservare il Chandra Deep Field-North per un periodo di tempo più lungo e ottenere dati più sensibili e più profondi. Ciò porterebbe alla luce galassie che sono attualmente oscurate. Inoltre raccoglierebbe più raggi X permettendo migliori analisi spettrali e di variabilità dei raggi X. Con sondaggi più sensibili, i ricercatori stanno anche rilevando un numero crescente di galassie non attive come la nostra.
"Chandra ha funzionato bene per sei anni", ha detto Brandt. "Non vi è alcun motivo per cui Chandra e Newton non possano continuare ad osservare per altri 10 o più anni."
Fonte originale: Comunicato stampa PSU
