Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature” descrive le più dettagliate osservazioni di venti incredibilmente veloci che viaggiano a velocità che possono raggiungere i 71.000 km/s, quasi un quarto della velocità della luce, nelle vicinanze di un buco nero supermassiccio. Un team di ricercatori ha usato i telescopi spaziali NuSTAR della NASA e XMM-Newton dell’ESA per osservare questo fenomeno al centro della galassia IRAS 13224-3809 registrando sbalzi di temperatura molto rapidi.

IRAS 13224-3809 è una galassia del tipo con nucleo attivo. I raggi X emessi dal buco nero supermassiccio che alimenta il nucleo attivo sono una conseguenza del processo di accrescimento del gas e provengono dalle aree più interne, relativamente vicine al buco nero. Le connessioni tra questo processo e i venti ultraveloci sono ancora poco comprese e questa ricerca, che ha rilevato per la prima volta l’interazione tra i venti e i raggi X, ha fornito nuove informazioni su di esse.

Questa ricerca è basata su una vera e propria campagna di osservazioni con strumenti specifici per l’astronomia a raggi X in cui il telescopio spaziale XMM-Newton è stato puntato sul buco nero supermassiccio per 17 giorni consecutivi mentre il NuSTAR, lanciato nel giugno 2012, l’ha osservato per sei giorni.

Queste osservazioni hanno permesso di rilevare l’estrema variabilità dei venti con sbalzi avvenuti in poche ore che normalmente vengono osservate nell’arco di mesi in un nucleo galattico attivo. Si tratta di un buco nero giovane ed energetico perciò inghiotte gas così rapidamente da provocare potenti getti di gas e venti ultraveloci che trasportano enormi quantità di materiali.

Le temperature e i relativi cambiamenti sono stati misurati studiando i raggi X che provengono dai bordi del buco nero supermassiccio. Questi raggi X passano attraverso i venti ultraveloci e ne vengono influenzati con l’assorbimento di alcune lunghezze d’onda causato dalla presenza di alcuni elementi come ferro e magnesio. Lo studio dello spettro di lunghezze d’onda dei raggi X permette di capire meglio le componenti dei venti.

Durante questo studio, i ricercatori si sono resi conto che avvenivano cambiamenti nel giro di poche ore. La loro conclusione è stata che i raggi X scaldavano i venti fino a temperature di milioni di gradi arrivando al punto in cui essi non ne potevano più assorbire altri. A quel punto, i venti si raffreddavano e l’assorbimento di raggi X riprendeva, ricominciando il ciclo un’altra volta.

I cambiamenti rilevati riguardano anche le caratteristiche chimiche dei getti di gas dovuti alle emissioni di raggi X che ionizzano gli atomi, a cui elettroni vengono strappati. Anche in questo caso i cambiamenti sono risultati molto rapidi, centinaia di volte più rapidi rispetto alle osservazioni precedenti di fenomeni di questo tipo.

La forte variabilità del buco nero supermassiccio della galassia IRAS 13224-3809 e le prove trovate del legame con le emissioni di raggi X stanno già aiutando a capire meglio i meccanismi dei venti provenienti dal buco nero. Questi nuclei galattici attivi hanno una forte influenza sulle galassie che li ospitano, tanto che possono anche limitare la nascita di nuove stelle. Ciò significa che il loro studio è importante anche per capire meglio l’evoluzione delle galassie.