Gli astronomi hanno scoperto i raggi gamma che scorrono dalle vicinanze del buco nero supermassiccio nel cuore della galassia M87. Uno strumento speciale chiamato H.E.S.S., situato in Namibia, può rilevare quando questi raggi colpiscono la nostra atmosfera e rintracciano la fonte. Gli astronomi hanno determinato che una regione non molto più grande del nostro Sistema Solare attorno al buco nero è responsabile di questa effusione di raggi gamma; il buco nero si comporta come un acceleratore di particelle cosmiche.
Un team internazionale di astrofisici dell'H.S.S.S. la collaborazione ha annunciato la scoperta della variabilità a breve termine nel flusso di raggi gamma ad altissima energia (VHE) dalla radio galassia M 87. In Namibia, la collaborazione ha costruito e gestisce un sistema di rilevamento, noto come telescopi Cherenkov, che consente a questi raggi gamma di essere rilevati dal livello del suolo (vedi note). Puntando questo sistema su una galassia vicina, M 87, il team ha rilevato i raggi gamma VHE negli ultimi quattro anni. La vera sorpresa è, tuttavia, che l'intensità dell'emissione può cambiare drasticamente in pochi giorni a volte.
La galassia radiofonica gigante M 87
Questa galassia, situata a 50 milioni di anni luce dalla costellazione della Vergine, ospita un enorme buco nero di 3 mila milioni di masse solari da cui emette un getto di particelle e campi magnetici. Tuttavia, a differenza delle fonti extragalattiche precedentemente osservate di raggi gamma VHE - conosciute come Blazar - il getto in M 87 non punta verso la Terra ma è visto con un angolo di circa 30 °. In Blazar, si ritiene che i raggi gamma siano emessi nel getto, collimati attorno alla direzione del getto e potenziati nella loro energia e intensità dal movimento relativistico delle particelle del getto. M 87 rappresenta quindi un nuovo tipo di sorgente di raggi gamma extragalattici.
Una prima indicazione dell'emissione di raggi gamma VHE da M 87 è stata vista nel 1998 con i telescopi HEGRA Cherenkov (uno degli esperimenti precursori di H.E.S.S.). Con la H.E.S.S. risultati queste indicazioni sono ora confermate con maggiore sicurezza. Il flusso di raggi gamma VHE da M 87 è piuttosto debole; nessun'altra radio galassia è stata vista finora nei raggi gamma VHE, probabilmente perché la maggior parte sono più distanti dell'M 87 relativamente vicino.
Cosa ci dice la breve variabilità della scala temporale
La scala temporale della variabilità è un indicatore della dimensione massima della regione di emissione. Poiché i raggi gamma dall'estremità posteriore della regione di emissione viaggiano più a lungo fino a quando non ci raggiungono, le scale temporali della variabilità non possono essere molto più brevi del tempo necessario ai raggi gamma per attraversare la regione di emissione. Tali misurazioni della variabilità sono spesso utilizzate per limitare le dimensioni del sito di emissione in oggetti distanti, spesso con maggiore precisione rispetto alla misurazione delle dimensioni dell'oggetto in base all'estensione angolare nel cielo. La scala temporale della variabilità di pochi giorni vista da H.E.S.S. in M 87 è estremamente corto, più corto di quello rilevato a qualsiasi altra lunghezza d'onda. Questo ci dice che le dimensioni della regione che produce i raggi gamma VHE sono all'incirca le dimensioni del nostro sistema solare (1013 m, solo circa lo 0,000001% delle dimensioni dell'intera galassia radio M 87). "Questo non è molto più grande dell'orizzonte degli eventi del buco nero super massiccio al centro della M 87", afferma Matthias Beilicke, un H.E.S.S. scienziato che lavora all'Università di Amburgo.
Questa osservazione rende le immediate vicinanze del buco nero centrale di M 87 il luogo più probabile per la produzione di raggi gamma VHE; altre strutture nei getti di M 87 tendono ad avere scale più grandi. La fisica dei processi di produzione deve ancora essere determinata e meccanismi completamente nuovi possono essere invocati a causa della vicinanza del buco nero che questa scoperta da parte di H.E.S.S. il team ha dimostrato. È probabile che abbiamo a che fare con un meccanismo di produzione diverso rispetto ai Blazar, i cui getti puntano verso di noi. In questa regione vicino al buco nero, la materia che viene accumulata dal buco nero sta anche creando il getto del plasma relativistico - un processo che generalmente non è ancora del tutto compreso. Il fatto che i raggi gamma possano sfuggire a questa regione violenta può sembrare sorprendente, ma è possibile poiché il buco nero in M 87 sta accumulando materia ad un tasso relativamente basso, rispetto ad altri buchi neri. Inoltre, non si può escludere che effetti relativistici come quelli che si verificano in altre fonti extragalattiche contribuiscano ad un certo livello, ma dato che il getto non punta verso di noi, è improbabile che si verifichino grandi effetti relativistici.
H.E.S.S. fare strada
Con questa e precedenti scoperte di fonti extragalattiche, H.E.S.S. sta aprendo la strada alla comprensione dei processi coinvolti nel modo in cui vengono prodotti questi fotoni straordinariamente energetici. La radio galassia M 87 è un eccellente laboratorio per studiare il nucleo di queste galassie, con i loro buchi neri supermassicci che fungono da motori per accelerare le particelle a energie estremamente elevate, emettendo raggi gamma VHE nel processo. Questo oggetto può essere studiato e confrontato con i più numerosi, ma più distanti Blazar in cui il getto oscura la nostra visione della fonte centrale. Per M 87, ora sappiamo di avere una visione chiara del motore centrale con H.E.S.S., portando così a una migliore comprensione di tutte le sorgenti di raggi gamma VHE extragalattiche.
Fonte originale: Comunicato stampa della Max Planck Society
