Le galassie più grandi del cielo non producono stelle come dovrebbero. Qualcosa li sta fermando. Un nuovo studio che utilizza XRISM suggerisce di sapere perché.
I colpevoli sono i venti dei buchi neri.
Queste ancore gravitazionali supermassicce di solito ricevono tutta la pressione per attirare le cose. Ma spingono altrettanto forte. Ricercatori dell’Università del Michigan hanno scoperto che i venti violenti espulsi da questi buchi neri stanno spazzando via la materia prima necessaria per la nascita delle stelle.
La teoria attuale dice che le galassie giganti dovrebbero essere piene di massa stellare maggiore di quella che ne contengono attualmente. Mancano la massa. Dov’è andato? È stato lanciato nello spazio profondo.
Cosa vede XRISM
XRISM è la missione di imaging e spettrometria a raggi X. Guidato dalla Japan Aerospace Exploration Agency con i partner della NASA e dell’ESA, è stato lanciato nel 2023 e ha iniziato le ricerche alla fine del 2024.
Non è solo un aggiornamento del telescopio. La risoluzione energetica è circa dieci volte migliore rispetto all’ultima generazione di strumenti.
Prima di XRISM? Potevamo vedere solo i contorni generali dei flussi di gas. Ora possiamo risolvere le strutture fini. Possiamo vedere la geometria.
Xin “Cindy” Xiang, una studentessa di dottorato alla UM, ha utilizzato la nuova chiarezza per osservare NGC 4151, un nucleo galattico attivo e luminoso a oltre 50 milioni di anni luce di distanza. Nel suo cuore si trova una materia nera supermassiccia che mangia avidamente. Questo processo di consumo riscalda il gas trasformandolo in plasma e trasformandolo in un luminoso disco di accrescimento.
“Qual è la loro struttura e geometria? Come e quando vengono lanciati i venti?”
Queste erano le domande a cui la vecchia tecnologia non sapeva rispondere. XRISM può.
Il meccanismo
I venti non sono solo casuali. Sembrano guidati da forze magnetocentrifughe. Pensa ai brillamenti solari su vasta scala. Il disco rotante agisce come una fionda, lanciando il gas ionizzato lontano dal centro ad alta velocità.
Se quei venti sono abbastanza veloci, spazzano via il quartiere. Niente benzina. Nessuna stella da formare.
Xiang e il professor Jon Miller avevano precedentemente dimostrato che questi venti in NGC 4152 possono raggiungere velocità abbastanza elevate da sfuggire completamente alla galassia. Il nuovo lavoro individua esattamente quando entrano in azione.
Sulle tracce della “cindicità”
Ecco dove le cose si complicano.
Il comportamento del buco nero non è statico. Cambia. Xiang ha trascorso del tempo analizzando centinaia di giorni di dati XRSM su NGC 4115. Ha osservato la fluttuazione della luminosità dei raggi X, cercando i bagliori. Poi guardò il colore. Colore non visivo. Il livello energetico. Raggi X più duri o più morbidi.
Ha combinato questi fattori in un unico parametro. Un mix di luminosità ed energia.
Miller ha suggerito di abbreviare il nome in “cindicità”. In parte perché il suo nome è Cindy. Anche perché suona strano. Funziona.
“Posso dirti la cindicità e saprai se stai vedendo un vento di bolina veloce.”
Questa è l’utilità. Non hai più bisogno di mesi di osservazione. Scatti un’istantanea, misuri l’indice e sai cosa sta facendo il buco nero con i suoi scarichi.
Il ritardo
Ecco la sorpresa.
I venti più forti non si verificano durante i bagliori più luminosi.
Xiang ha scoperto che sono in ritardo. I deflussi più veloci sono arrivati circa 10.000 secondi dopo. Circa tre ore. I raggi X furono forti e deboli, poi si alzò il vento.
È il primo collegamento temporale diretto. Tra la luce che vediamo e il gas che sospettiamo stia volando via.
Perché tre ore? Perché non zero? Forse il meccanismo ha bisogno di tempo per avviarsi. Forse l’energia crea pressione prima di rompere la tensione superficiale.
Abbiamo un orologio adesso. Non ci resta che aspettare il prossimo tick per vedere se corrisponde in altre galassie. Se così fosse, i nostri modelli di evoluzione delle galassie diventerebbero molto meno teorici.
Ma aspetta. È universale? O semplicemente come piace giocare a NGC 415?
