Sagittarius A, il buco nero supermassiccio (SMBH) al centro della nostra galassia, non è così placido come si pensava in precedenza, rivelano nuove osservazioni con il JWST. Invece, il disco di accrescimento circostante è in costante attività, con piccoli bagliori che si verificano ogni pochi secondi e quelli più grandi diverse volte al giorno. Notoriamente, la luce non può sfuggire ai buchi neri, in particolare quelli supermassicci al centro delle galassie. Tuttavia, i dischi di accrescimento attorno agli SMBH possono essere estremamente luminosi. Alcuni SMBH sono “attivamente alimentati” e producono immense quantità di luce mentre consumano ex stelle o nubi di gas. Sagittarius A è considerato tranquillo in confronto, ma parte di questa impressione potrebbe essere dovuta all’ostruzione fornita da tutte le stelle e la polvere che bloccano la nostra vista. La radiazione infrarossa è meno influenzata da questa interferenza, ma i telescopi a infrarossi sono così scarsi che abbiamo appena iniziato a studiare i bagliori provenienti dall’area in infrarosso. Questo rende il JWST lo strumento principale per osservare il cuore della nostra galassia.
Il professor Farhad Yusef-Zadeh della Northwestern University ha guidato un team che ha osservato Sagittarius A* per un totale di 48 ore, le osservazioni più lunghe del centro galattico mai effettuate dal JWST. I sette blocchi nel corso di un anno hanno permesso al team di confrontare i bagliori del buco nero sia minuto per minuto che a distanza di mesi. “Ci si aspetta che i bagliori si verifichino in praticamente tutti i buchi neri supermassicci, ma il nostro buco nero è unico,” ha detto Yusef-Zadeh in una dichiarazione. “È sempre in ebollizione con attività e non sembra mai raggiungere uno stato stabile. Abbiamo osservato il buco nero più volte nel corso del 2023 e 2024, e abbiamo notato cambiamenti in ogni osservazione. Abbiamo visto qualcosa di diverso ogni volta, il che è davvero notevole. Nulla è mai rimasto lo stesso.”
“Nei nostri dati, abbiamo visto una luminosità in costante cambiamento e in ebollizione,” ha detto Yusef-Zadeh. “E poi boom! Un grande scoppio di luminosità è apparso all’improvviso. Poi, si è calmato di nuovo. Non siamo riusciti a trovare un modello in questa attività. Sembra essere casuale. Il profilo di attività del buco nero era nuovo ed eccitante ogni volta che lo guardavamo.”
Il team ha utilizzato lo strumento NIRCam del JWST, che effettua osservazioni a 2,1 e 4,8 micron simultaneamente, come una fotocamera che può raccogliere luce rossa e blu ma non i colori intermedi. Con sorpresa del team, i bagliori iniziavano alla lunghezza d’onda più corta 3-40 secondi prima di quella più lunga. “Questa è la prima volta che vediamo un ritardo temporale nelle misurazioni a queste lunghezze d’onda,” ha spiegato Yusef-Zadeh. Queste grandi esplosioni si verificano cinque o sei volte al giorno, e mentre il team non conosce la loro causa, pensa che coinvolgano un processo separato dai bagliori più brevi. D’altra parte, quelli che il team chiama “sub-bagliori” precedevano i bagliori più luminosi e potrebbero essere utilizzati per prevederli. Come il Sole, il disco di accrescimento è plasma, che la turbolenza può comprimere in modo che ci sia un breve modesto aumento della radiazione. Yusef-Zadeh paragona questo a un brillamento solare, ingrandito dalla vasta scala di Sagittarius A*. Il team pensa che i bagliori più luminosi e più lunghi siano eventi di riconnessione magnetica, quando le interazioni tra campi magnetici rilasciano particelle accelerate a velocità prossime a quella della luce. “Un evento di riconnessione magnetica è come una scintilla di elettricità statica, che, in un certo senso, è anche una ‘riconnessione elettrica’,” ha detto Yusef-Zadeh. Il ritardo tra le lunghezze d’onda potrebbe essere spiegato se le particelle rilasciate nel bagliore perdono energia durante il processo, poiché le energie più basse radiano a lunghezze d’onda più lunghe. Questo è ciò che accade alle particelle cariche che spiraleggiano all’interno dei campi magnetici, ma è troppo presto per essere certi che questa sia la causa.
La velocità della luce significa che i cambiamenti di luminosità che si verificano su grandi aree non possono avvenire rapidamente. Il team ha notato alcuni aumenti nella densità di flusso durante i grandi bagliori, inclusi raddoppi in due minuti o meno, ponendo una dimensione massima sulle aree responsabili dei bagliori. Il team ha chiesto il permesso di osservare Sagittarius A* con il JWST per un’intera giornata di 24 ore per ridurre il rumore, ma data l’immensa competizione per il tempo del potente telescopio, il successo della domanda rimane incerto. Se il tempo verrà assegnato, Yusef-Zadeh ha detto, “Potremo anche vedere se questi bagliori mostrano periodicità (o si ripetono) o se sono veramente casuali.” Lo studio è ad accesso aperto nelle Astrophysical Journal Letters.