Credito d'immagine: ESO
Realizzare un vecchio sogno di astronomi, le osservazioni con Very Large Telescope Interferometer (VLTI) presso l'ESO Paranal Observatory (Cile) hanno ora permesso di ottenere un quadro chiaro delle immediate vicinanze del buco nero al centro di una galassia attiva . I nuovi risultati riguardano la galassia a spirale NGC 1068, situata a una distanza di circa 50 milioni di anni luce.
Mostrano una configurazione di polvere relativamente calda (circa 50 ° C) che misura 11 anni luce di diametro e 7 anni luce di spessore, con una zona interna più calda (500 ° C), larga circa 2 anni luce.
Queste osservazioni di imaging e spettrali confermano l'attuale teoria secondo cui i buchi neri nei centri delle galassie attive sono avvolti in una spessa struttura a forma di ciambella di gas e polvere chiamata "toro".
Per questo studio pionieristico, il primo del suo genere di oggetto extragalattico mediante l'interferometria infrarossa a linea di base, un team internazionale di astronomi [2] ha usato il nuovo strumento MIDI nel laboratorio VLTI. È stato progettato e costruito in collaborazione tra istituti di ricerca tedeschi, olandesi e francesi [3].
Combinando la luce di due telescopi VLT da 8,2 m durante due sessioni di osservazione rispettivamente a giugno e novembre 2003, è stata raggiunta una risoluzione massima di 0,013 arcsec, corrispondente a circa 3 anni luce alla distanza di NGC 1068. Spettri infrarossi del sono state ottenute regioni centrali di questa galassia che indicano che la polvere riscaldata è probabilmente di composizione alluminosilicato.
I nuovi risultati sono pubblicati in un documento di ricerca che appare nel numero del 6 maggio 2004 della rivista internazionale di ricerca Nature.
NGC 1068 - una tipica galassia attiva
Le galassie attive sono tra gli oggetti più spettacolari nel cielo. I loro nuclei compatti (AGN = Active Galaxy Nuclei) sono così luminosi da poter eclissare l'intera galassia; I "quasar" costituiscono casi estremi di questo fenomeno. Questi oggetti cosmici mostrano molte interessanti caratteristiche osservative nell'intero spettro elettromagnetico, che vanno dall'emissione radio a raggi X.
Ora ci sono molte prove che la centrale elettrica finale di queste attività ha origine in buchi neri supermassicci con masse fino a migliaia di milioni di volte la massa del nostro Sole, cfr. ad es. ESO PR 04/01. Quello nella galassia della Via Lattea ha solo circa 3 milioni di masse solari, cfr. ESO PR 17/02. Si ritiene che il buco nero sia alimentato da un disco di accrescimento strettamente avvolto di gas e polvere che lo circonda. Il materiale che cade verso tali buchi neri verrà compresso e riscaldato fino a temperature straordinarie. Questo gas caldo irradia un'enorme quantità di luce, facendo brillare così intensamente il nucleo della galassia attiva.
NGC 1068 (noto anche come Messier 77) è tra le galassie attive più luminose e più vicine. Situato nella costellazione del Cetus (La balena) ad una distanza di circa 50 milioni di anni luce, sembra una galassia a spirale piuttosto normale, barrata. Il nucleo di questa galassia, tuttavia, è molto luminoso, non solo in ottica, ma anche in luce ultravioletta e raggi X. È necessario un buco nero con una massa equivalente a circa 100 milioni di volte la massa del nostro Sole per tenere conto dell'attività nucleare in NGC 1068.
Le osservazioni VLTI
Nelle notti dal 14 al 16 giugno 2003, un team di astronomi europei [2] ha condotto una prima serie di osservazioni per verificare il potenziale scientifico del nuovo strumento MIDI installato sul VLTI. Hanno anche studiato la galassia attiva NGC 1068. Già a questo primo tentativo, era possibile vedere i dettagli vicino al centro di questo oggetto, cfr. ESO PR 17/03.
Il MIDI è sensibile alla luce di una lunghezza d'onda vicino a 10? M, cioè nella regione spettrale dell'infrarosso medio ("infrarosso termico"). Con distanze tra i telescopi che contribuiscono ("linee di base") fino a 200 m, il MIDI può raggiungere una risoluzione angolare massima (nitidezza dell'immagine) di circa 0,01 arcsec. Altrettanto importante, combinando i fasci di luce di due Telescopi VLT da 8,2 m, il MIDI ora consente, per la prima volta, di eseguire l'interferometria a infrarossi di oggetti relativamente deboli al di fuori della nostra galassia, la Via Lattea.
Con la sua elevata sensibilità alle radiazioni termiche, il MIDI è ideale per studiare materiale nelle regioni altamente oscurate vicino a un buco nero centrale e riscaldato dalla radiazione ultravioletta e ottica. L'energia assorbita dai granelli di polvere viene quindi irradiata a lunghezze d'onda più lunghe nella regione spettrale dell'infrarosso tra 5 e 100? M.
La regione centrale in NGC 1068
Ulteriori osservazioni interferometriche sono state garantite nel novembre 2003 a una base di 42 m. Dopo un'attenta analisi di tutti i dati, la risoluzione spaziale raggiunta (nitidezza dell'immagine) e gli spettri dettagliati hanno permesso agli astronomi di studiare la struttura della regione centrale di NGC 1068.
Rilevano la presenza di una nuvola di polvere più interna, relativamente "calda", riscaldata a circa 500 ° C e con un diametro uguale o inferiore alla nitidezza dell'immagine ottenuta, cioè circa 3 anni luce. È circondato da una regione più fresca e polverosa, con una temperatura di circa 50 ° C, che misura 11 anni luce attraverso e circa 7 anni luce di spessore. Questa è probabilmente la nuvola centrale a forma di disco prevista che ruota attorno al buco nero.
Lo spessore comparativo della struttura osservata (lo spessore è ~ 65% del diametro) è di particolare rilevanza in quanto può rimanere stabile solo se sottoposto a un'iniezione continua di energia ("cinetica"). Tuttavia, nessuno degli attuali modelli di regioni centrali nelle galassie attive fornisce una spiegazione convincente di ciò.
Gli spettri MIDI, che coprono l'intervallo di lunghezze d'onda da 8 a 13,5 m, forniscono anche informazioni sulla possibile composizione dei granelli di polvere. Il costituente più probabile è il calcio-silicato di alluminio (Ca2Al2SiO7), una specie ad alta temperatura che si trova anche nelle atmosfere esterne di alcune stelle super-giganti. Tuttavia, queste osservazioni pilota non possono escludere definitivamente altri tipi di polvere non olivinica.
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
