La missione JAXA XRISM della NASA e del Giappone, che ha iniziato le sue operazioni scientifiche a febbraio, ha fatto passi da gigante nello svelare i misteri che circondano il buco nero supermassiccio situato nel cuore della galassia NGC 4151.
Resolve esamina un buco nero supermassiccio
Brian Williams, scienziato del progetto NASA per la missione XRISM presso il Goddard Space Flight Center nel Maryland, ha descritto come lo strumento Resolve di XRISM abbia esaminato meticolosamente la regione che circonda il buco nero.
Catturando uno spettro dettagliato, Resolve ha rilevato picchi e cali simili alle impronte chimiche, svelando informazioni sulla composizione elementare e sul comportamento della materia mentre si avvicina al buco nero.
XRISM, guidato da JAXA in collaborazione con la NASA e con il contributo dell’ESA, è stato lanciato il 6 settembre 2023. In particolare, Resolve, lo spettrometro microcalorimetrico della missione, è stato sviluppato congiuntamente da NASA e JAXA.
La galassia spirale NGC 4151 si trova a circa 43 milioni di anni luce di distanza nella costellazione dei Canes Venatici. Ospita un buco nero supermassiccio con una massa superiore a 20 milioni di volte quella del Sole.
Secondo la NASA, NGC 4151 è caratterizzata dalla natura attiva, caratterizzata da una regione centrale insolitamente luminosa e variabile.
Gas e polvere formano un disco di accrescimento mentre cadono verso il buco nero e si riscaldano a causa delle forze gravitazionali e di attrito, dando origine alla variabilità osservata.
Parte di questo materiale genera due getti gemelli di particelle che fuoriescono da entrambi i lati del disco a velocità prossime a quelle della luce. Successivamente, una nuvola di materiale simile a una ciambella chiamata toro avvolge il disco.
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Galassie attive più vicine agli astronomi
La NASA aggiunge che NGC 4151 è tra le galassie attive più vicine conosciute dagli astronomi.
Missioni precedenti, come l’Osservatorio a raggi X Chandra e il telescopio spaziale Hubble, hanno pollizzato questa galassia per raccogliere informazioni sulle interazioni tra i buchi neri e l’ambiente circostante e comprendere la loro evoluzione nel corso delle epoche cosmiche.
La pronunciata luminosità della galassia nei raggi X ne ha fatto un bersaglio iniziale ideale per XRISM. Lo spettro catturato da Resolve rivela un picco distinto attorno a 6,5 keV, corrispondente ad una riga di emissione del ferro.
Questa osservazione sottolinea il ruolo dei raggi X emanati dalle regioni calde nelle galassie attive vicino al buco nero.
Secondo la NASA, i raggi X riflessi dal gas più freddo nel disco di accrescimento causano la fluorescenza del ferro, determinando una specifica firma dei raggi X che aiuta a descrivere la dinamica del disco e le eruzioni vicino al buco nero.
Inoltre, lo spettro mostra diverse cadute intorno a 7 keV, attribuite al ferro nel toro. In questo caso, gli avvallamenti sono causati dall’assorbimento dei raggi X invece che da un’emissione, il che è indicativo della natura più fredda del materiale nel toro rispetto a quello nel disco.
In particolare, la radiazione osservata da XRISM è circa 2.500 volte più energetica della luce visibile.
Vale anche la pena notare che XRISM è in grado di rilevare molto più del semplice ferro; a seconda della loro origine, può identificare elementi come zolfo, calcio, argon e molti altri.
Questi elementi, in definitiva, forniscono agli astrofisici intuizioni uniche sui vari fenomeni cosmici riscontrati nel cielo a raggi X.
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