Un articolo pubblicato sulla rivista “Astrophysical Journal Letter” descrive la migliore osservazione mai effettuata di un anello di gas e polvere che circonda un buco nero supermassiccio. Un team di astronomi ha utilizzato il radiotelescopio ALMA per osservare il nucleo galattico attivo della galassia a spirale M77 che emette le intense radiazioni elettromagnetiche rilevate. Si tratta della prova definitiva di quello che era stato proposto inizialmente come un concetto teorico per il quale sono state raccolte nel tempo prove sempre più chiare fino a quella presentata in questa ricerca.

L’esistenza di anelli rotanti, ma tecnicamente la forma è chiamata toro, di gas e polveri era stata teorizzata già decenni fa, quando anche il concetto di buco nero era teorico. La costruzione di telescopi più potenti e più sensibili ha permesso di indagare quei fenomeni con crescente precisione.

Nel caso dei nuclei galattici attivi alimentati da buchi neri supermassicci, il problema non era solo la distanza di milioni se non miliardi di anni luce ma in certi casi anche della presenza di nubi di polvere e gas che possono oscurare parte delle frequenze elettromagnetiche rendendo un nucleo invisibile a certi telescopi nonostante la sua attività.

I radiotelescopi sono in grado di rilevare frequenze elettromagnetiche in grado di passare attraverso nubi di polvere e gas perciò il loro contributo nell’indagine sui buchi neri supermassicci è stato fondamentale. Il radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), inaugurato nel marzo 2013, ha permesso di compiere notevoli progressi in vari tipi di indagini, in questo caso grazie alle osservazioni dirette di un nucleo galattico attivo.

La galassia M77, conosciuta anche come NGC 1068, UGC 2188, PGC 10266 o Arp 37, è una galassia a spirale distante circa 47 milioni di anni luce dalla Terra. È una galassia di Seyfert, una classe caratterizzata proprio da un nucleo galattico attivo il cui spettro mostra gas fortemente ionizzato. Si tratta di una delle galassie il cui nucleo è oscurato alle lunghezze d’onda della luce visibile a causa della presenza di polvere e gas perciò è stato studiato nel corso del tempo grazie alle emissioni radio e di microonde.

Il nucleo galattico attivo di M77 è stato osservato molte volte con vari strumenti ma questa è la prima volta che è stata osservata la rotazione del anello di gas e polvere attorno al buco nero supermassiccio. Per ottenere questo risultato non è stata sfruttata solo la potenza del radiotelescopio ALMA ma anche la sua sensibilità nel rilevare le molecole all’interno del anello.

I ricercatori hanno osservato la “firma” chimica di molecole come quelle di acido cianidrico e il catione formile. Esse emettono microonde solo in gas denso laddove il monossido di carbonio, che viene rilevato più comunemente, ne emette in una varietà di condizioni. Ciò suggerisce che il gas che compone l’anello è molto denso.

La composizione di quel anello sembra più complessa di ciò che è previsto dai modelli attuali. Le rilevazioni indicano un’asimmetria e una rotazione che non si limita a seguire la gravità del buco nero supermassiccio ma include movimenti casuali. Ciò suggerisce una storia violenta, che potrebbe ad esempio essere la conseguenza di una fusione galattica.

Un argomento di ricerca riguarda il rapporto tra i buchi neri supermassicci e le galassie che li ospitano. Ciò include il rapporto tra le loro masse e l’influenza che il buco nero può avere sulla formazione stellare. Per questo motivo il radiotelescopio ALMA offre informazioni preziose sulla situazione caotica attorno a esso.