Quando si parla di getti dei buchi neri supermassicci, la galassia M87 è il punto di riferimento per eccellenza: nel 2019 il suo buco nero centrale, noto come M87*, è diventato il primo ad essere “fotografato” dall’Event Horizon Telescope, e nel 2023 il consorzio ha pubblicato una seconda immagine del getto emesso dal buco nero supermassiccio, osservato a una lunghezza d’onda di 3,5 mm. Ora un gruppo di ricercatori delle università di Tohoku e Nagoya ha pubblicato nuove osservazioni che mostrano come il getto di M87 si estenda per oltre 3000 anni luce, soddisfacendo le condizioni previste dal meccanismo teorico di produzione dei getti, il Blandford–Znajek.
I risultati sono stati pubblicati questa settimana in una lettera su The Astrophysical Journal.
Secondo la teoria, il getto relativistico viene prodotto da un buco nero in rotazione che ricicla la sua energia in una coppia di getti lanciati lungo l’asse di rotazione. Perché questo avvenga, il campo magnetico che collega il buco nero e il getto deve essere alimentato da un disco di accrescimento caldo e geometricamente spesso. Se il disco è invece di materiale freddo e geometricamente sottile, il meccanismo non dovrebbe applicarsi.
Il problema è che la maggior parte dei buchi neri supermassicci attivi, incluso M87*, è osservata con dischi di accrescimento freddi, che secondo i modelli non potrebbero sostenere campi magnetici su larga scala sufficienti a formare getti relativistici. È qui che entra in gioco la nuova ricerca.
Il team guidato da Hirofumi Noda, professore associato all’Università di Tohoku e primo autore dell’articolo, ha risolto il paradosso con un cambio di prospettiva – e di lunghezza d’onda. Combinando i dati della missione giapponese X-Ray Imaging and Spectroscopy Mission (Xrism) con quelli di una rete internazionale di radiotelescopi e telescopi millimetrici, i ricercatori hanno scoperto una nuova componente calda e spessa nel disco di accrescimento che alimenta il getto relativistico.
“Osservando lo stesso buco nero con radiotelescopi e telescopi a raggi X all’avanguardia, siamo riusciti a vedere sia il plasma caldo che lo circonda sia il getto che emerge da esso. Questo ci permette di collegare direttamente l’ambiente estremo in prossimità del buco nero alla formazione del getto”, spiega Noda in una press release dell’Università di Tohoku.
Grazie alla risoluzione senza precedenti di Xrism, gli astronomi hanno misurato lo spettro della luce modificato dagli effetti relativistici (lo stesso fenomeno che fa apparire la luce delle galassie lontane più rossa o più blu a seconda della loro velocità rispetto a noi). I dati mostrano che il disco di accrescimento freddo e piatto si interrompe bruscamente a circa 20 volte il raggio del buco nero, trasformandosi in un flusso di accrescimento caldo che soddisfa le condizioni previste dai modelli per la produzione dei getti relativistici.