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Collisioni ad alta velocità vicino ad un buco nero osservate da Hubble

A sinistra, il getto di materiale nella galassia NGC 3862. A destra, i nodi evidenziati in rosso, verde e blu durante il loro movimento nell'arco di 20 anni. La "X" è il buco nero.
A sinistra, il getto di materiale nella galassia NGC 3862. A destra, i nodi evidenziati in rosso, verde e blu durante il loro movimento nell'arco di 20 anni. La "X" è il buco nero. Credits: NASA, ESA, and E. Meyer STScI

Durante il montaggio di un filmato time-lapse con le immagini del telescopio spaziale Hubble, relative ad un getto di plasma in uscita da un buco nero supermassiccio al centro di una galassia a 260 milioni di anni luce dalla Terra, gli astronomi hanno osservato un urto ad alta velocità tra due nodi di materia.

La scoperta offre nuovi indizi sul comportamento dei cosiddetti getti "light saber-like" (ossia, simili ad una spada laser), ancora non pienamente compresi, che sembrano uscire dai buchi neri a velocità ben superiori a quella della luce. Essi trasportano plasma energetico in un raggio confinato dal nucleo attivo della galassia ospite.
La nuova analisi suggerisce che gli shock prodotti dalle collisioni all'interno del getto accelerano ulteriormente le particelle, illuminando le regioni in cui il materiale collide.

Il filmato è stato assemblato con le immagini riprese nell'arco di due anni dal telescopio spaziale Hubble e mostra la galassia ellittica NGC 3862 che si trova nel ricco ammasso noto come Abell 1367, si trova nella costellazione del Leone. E' la sesta galassia nota più brillante ed una delle poche attive con getti osservati nel visibile.
Il getto in questione, formato da nodi incandescenti di materiale, è stato scoperto, appunto, il luce ottica, nel 1992.

Approfittando della risoluzione nitida e stabilità ottica su lungo periodo offerta da Hubble, Eileen Meyer dello Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimore, Maryland, decise di montare questo filmato per studiare il movimento del getto ma rimase sorpreso nel vedere un nodo, correre con velocità apparente sette volte superiore a quella della luce, raggiungerne un altro, più lento ma ancora superluminale.

"Niente di simile era mai stato visto prima in un getto extragalattico", ha detto Meyer. E dato che questi nodi di materia continueranno a fondersi ed a brillare per i decenni, "ciò ci permetterà di osservare come l'energia della collisione viene dissipata in radiazione", ha aggiunto.
Se, infatti, non è raro osservare bolle di materiale espulso in getti da oggetti gravitazionalmente compatti, è difficile osservare i loro movimenti con telescopi ottici e, soprattutto, nei pressi di un buco nero così distante.

Un fenomeno simile avviene anche per le stelle di nuova formazione.
Una teoria è che il materiale che cade sull'oggetto centrale sia surriscaldato ed espulso lungo l'asse di rotazione dell'oggetto. La materia sarebbe poi vincolata in un getto sottile da potenti campi magnetici. Se il flusso di materia in caduta non è omogeneo, allora i nodi possono essere espulsi come palle di cannone, piuttosto che come un getto costante.

Qualunque sia il meccanismo, la bolla in rapido movimento troverà la sua strada verso lo spazio intergalattico: potrebbe, però capitare che, il nodo sparato successivamente trovi meno resistenza e raggiunga quello precedente, generando questi "tamponamenti" galattici.

Al di là della collisione, questa scoperta è solo il secondo caso di moto superluminale misurato a centinaia di migliaia di anni luce dal buco nero da cui è partito il "light saber-like". Questo indica che i getti viaggiano ancora molto, molto prossimi alla velocità della luce anche su distanze che rivaleggiano la scala della galassia ospite. Dati indicativi per comprendere meglio il loro ruolo e le interazioni con l'ambiente circostante.

Ora Meyer sta assemblando nuovi video di altri getti alla ricerca di nuove collisioni.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature del 28 maggio.

A kiloparsec-scale internal shock collision in the jet of a nearby radio galaxy [abstract]

Jets of highly energized plasma with relativistic velocities are associated with black holes ranging in mass from a few times that of the Sun to the billion-solar-mass black holes at the centres of galaxies. A popular but unconfirmed hypothesis to explain how the plasma is energized is the ‘internal shock model’, in which the relativistic flow is unsteady. Faster components in the jet catch up to and collide with slower ones, leading to internal shocks that accelerate particles and generate magnetic fields. This mechanism can explain the variable, high-energy emission from a diverse set of objects, with the best indirect evidence being the unseen fast relativistic flow inferred to energize slower components in X-ray binary jets. Mapping of the kinematic profiles in resolved jets has revealed precessing and helical patterns in X-ray binaries, apparent superluminal motions, and the ejection of knots (bright components) from standing shocks in the jets of active galaxies. Observations revealing the structure and evolution of an internal shock in action have, however, remained elusive, hindering measurement of the physical parameters and ultimate efficiency of the mechanism. Here we report observations of a collision between two knots in the jet of nearby radio galaxy 3C 264. A bright knot with an apparent speed of (7.0 ± 0.8)c, where c is the speed of light in a vacuum, is in the incipient stages of a collision with a slower-moving knot of speed (1.8 ± 0.5)c just downstream, resulting in brightening of both knots—as seen in the most recent epoch of imaging.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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