SPAZIO/ Dalla nebbia di raggi gamma spunta il buco nero galattico

- Giovanni Rosotti

GIOVANNI ROSOTTI illustra la scoperta del satellite Fermi della Nasa: due enormi bolle di raggi gamma, indizio importante per capire meglio il buco nero della nostra galassia e la storia di questa

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È un fatto noto oramai da qualche anno che il centro della nostra via Lattea ospiti un buco nero supermassiccio, con una massa di qualche milione di volte il nostro Sole. Tuttavia, contrariamente a molti altri buchi neri della stessa “taglia” presenti in altre galassie, il nostro buco nero è insolitamente tranquillo, tanto che solo negli ultimi anni ci siamo resi conto della sua esistenza.

Una nuova scoperta del satellite Fermi della Nasa, lanciato nel 2008, potrebbe invece mostrare segni di un passato tutt’altro che tranquillo del nostro buco nero. Ciò che le immagini rilasciate mostrano sono due “bolle” che emettono nei raggi gamma, di dimensioni enormi: si estendono per 50.000 anni luce a nord e a sud del centro galattico; per dare un elemento di confronto, la Terra e il Sole si trovano ad una distanza di circa 27.000 anni luce dal centro galattico.

La scoperta è stata resa possibile dalla sensibilità e dalla risoluzione di Fermi, superiori a tutti i precedenti satelliti che come lui hanno osservato il cielo nei raggi gamma. Un’altra caratteristica unica del satellite dedicato al grande fisico italiano è la sua capacità di guardare tutto il cielo in sole tre ore.

Usando i dati di un anno e mezzo di osservazioni del rivelatore Large Area Telescope (LAT) a bordo di Fermi, il gruppo di ricercatori condotto da Doug Finkbeiner, astronomo dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge (Massachusetts) è riuscito a evidenziare le strutture. Per far questo è stato necessario sottrarre alle immagini la “nebbia” di raggi gamma che ci raggiunge da tutto il cielo. Questa emissione diffusa è dovuta all’interazione di particelle ad alta energia con il materiale interstellare. I ricercatori del LAT hanno sviluppato nel corso degli anni modelli molto dettagliati di questa emissione, tanto da poterla sottrarre ai dati di Fermi e a consentirci di vedere ciò che sta dietro la nebbia: queste due enormi bolle.

 

L’emissione delle bolle nei raggi gamma è dovuta probabilmente a un fenomeno che gli scienziati chiamano “Inverse Compton”: quando un fotone di bassa energia interagisce con un elettrone di alta energia, può sottrargli parte dell’energia ed essere trasformato in un fotone di alta energia, cioè un raggio gamma. Per fare un paragone, Fermi è sensibile a fotoni con energie miliardi di volte superiori a quelli che compongono la luce che i nostri occhi percepiscono. L’emissione nei raggi gamma ci dice quindi che in queste bolle sono presenti degli elettroni di alta energia.

Osservando le energie dei fotoni raccolti, gli scienziati possono avere indicazioni sul meccanismo che ha prodotto le bolle. Per avere maggiori informazioni, gli astronomi sono andati anche a scavare nel dettaglio di passate missioni. In particolare studiando i dati dei satelliti WMAP, che ha osservato il cielo nelle microonde, e ROSAT, che lo ha scrutato nei raggi X, si sono accorti di strutture simili che erano rimaste inspiegate. Gli scienziati concludono che molto probabilmente si tratta delle stesse bolle viste in bande, cioè in “colori”, diverse.

Combinando tutte queste osservazioni, nel dettagliato articolo che verrà pubblicato sull’«Astrophysical Journal» saranno presentate e messe in discussione varie ipotesi sulla formazione delle bolle. In particolare i due meccanismi più probabili sono una passata attività del buco nero centrale oppure un passato periodo di intensa formazione stellare nel centro galattico. Riguardo al primo caso, è infatti noto dalle osservazioni dei buchi neri nelle altre galassie che essi non si limitano ad accrescere il materiale che hanno intorno, ma parte di esso viene accelerato ad altissima energia e espulso fuori. Sarebbe questo materiale a comporre oggi le bolle. Nel secondo caso, sarebbero state invece numerose esplosioni di supernova accadute quasi contemporaneamente a produrre gli elettroni di alta energia che osserviamo all’interno delle bolle.

Lo studio più approfondito di queste bolle permetterà di migliorare la nostra comprensione degli eventi più energetici accaduti nel passato della nostra galassia. Il satellite Planck, lanciato l’anno scorso, perfezionerà i dati della precedente missione WMAP e permetterà forse di dire quale dei due scenari proposti dagli scienziati è quello veritiero.





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