Un buco nero supermassiccio erutta con un getto massiccio di energia che potrebbe spazzare via la vita nella sua galassia ospite (Credito immagine: Robert Lea (creato con Canva))
Un’anomalia cosmica rilevata in una galassia distante potrebbe preannunciare un futuro terrificante per la vita nella Via Lattea. La scoperta suggerisce che i nostri modelli di evoluzione galattica potrebbero essere inaccurati. Gli astronomi hanno rilevato un buco nero supermassiccio in eruzione che produce alcuni dei più grandi getti mai visti esplodere da una galassia con la stessa forma della nostra. La galassia in questione possiede anche una quantità di materia oscura molto maggiore rispetto alla Via Lattea, suggerendo una connessione tra buchi neri attivi e l’abbondanza della ”materia” più misteriosa dell’universo.
I getti che eruttano dalla massiccia galassia a spirale 2MASX J23453268−0449256 (J2345-0449), che è tre volte la dimensione della Via Lattea e si trova a 947 milioni di anni luce di distanza, sono lunghi 6 milioni di anni luce. E se il buco nero supermassiccio in J2345-0449, che ha una massa stimata equivalente a 1,4 miliardi di soli, può eruttare così violentemente, potrebbe anche il buco nero supermassiccio della nostra galassia, Sagittarius A (Sgr A), esplodere? E se sì, cosa significherebbe questo per la vita nella Via Lattea?
Sebbene in passato siano stati osservati getti più grandi (in particolare il getto chiamato “Porphyrion”, che si estende per 23 milioni di anni luce), tali emissioni mostruose sono state principalmente associate a galassie ellittiche, non a galassie a spirale. ”Questa scoperta è più di una semplice stranezza: ci costringe a ripensare a come le galassie evolvono e come i buchi neri supermassicci crescono in esse e modellano i loro ambienti”, ha dichiarato in un comunicato il leader del team Joydeep Bagchi della CHRIST University, Bangalore. “Se una galassia a spirale può non solo sopravvivere ma prosperare in condizioni così estreme, cosa significa questo per il futuro di galassie come la nostra Via Lattea? Potrebbe la nostra galassia un giorno sperimentare fenomeni ad alta energia simili che avranno gravi conseguenze per la sopravvivenza della vita preziosa in essa?”
Spirale della morte?
Il team ha rilevato questa straordinaria esplosione di getti radio utilizzando il Telescopio Spaziale Hubble, il Giant Metrewave Radio Telescope e l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). In precedenza, gli scienziati pensavano che un getto così violento e titanico eruttante dal buco nero supermassiccio al centro di una galassia a spirale avrebbe distrutto la struttura di quella galassia, in particolare le braccia a spirale distintive che danno il nome a queste galassie. Tuttavia, J2345-0449 sembra essere tranquilla e ha mantenuto la sua morfologia, comprese le sue braccia a spirale, la sua brillante “barra nucleare” di stelle e un anello stellare, nonostante possieda uno dei buchi neri supermassicci più violenti mai visti in una galassia a spirale.
J23453268−0449256 vista dal Giant Metrewave Radio Telescope. (Credito immagine: Bagchi e Ray et al/Giant Metrewave Radio Telescope)
Come se questo non fosse abbastanza strano, questa galassia distante è circondata da un enorme alone di gas. In molte galassie, questo materiale si raffredderebbe e condenserebbe per produrre nuove stelle. Tuttavia, in J2345-0449, il buco nero centrale agisce come una fornace cosmica, riscaldando questo alone di gas, producendo emissioni di raggi X e impedendo la creazione di nuove stelle. Raggi cosmici, raggi gamma e raggi X, tutti associati ai massicci getti emergenti dal buco nero al centro di questa galassia, minacciano qualsiasi forma di vita che potrebbe essere emersa in J2345-0449.
Cosa succede se Sgr A si abbuffa di una stella?
Come accennato in precedenza, ci sono alcune grandi differenze tra J2345-0449 e la Via Lattea, incluso il fatto che la nostra galassia è un terzo delle dimensioni della sua lontana cugina. Anche i buchi neri al centro di entrambe le galassie sono diversi, o almeno quanto possono essere diversi i buchi neri supermassicci. Mentre il buco nero supermassiccio in J2345-0449 è stimato tra 250 milioni e 1,4 miliardi di masse solari (c’è una grande incertezza perché J2345-0449 manca di un rigonfiamento centrale, rendendo difficile misurare la massa del suo buco nero), Sgr A è molto più piccolo con una massa di circa 4,3 milioni di soli.
Un confronto tra J2345-0449 e la nostra molto più piccola galassia, la Via Lattea (Credito immagine: Bagchi e Ray et al/Hubble Space Telescope)
Il buco nero di J2345-0449 è così turbolento perché si nutre avidamente di abbondante gas e polvere che vorticano intorno ad esso in una nube appiattita chiamata disco di accrescimento. Il materiale che il buco nero non divora viene canalizzato verso i poli di questo titano cosmico, da dove viene espulso a velocità prossime a quella della luce come questi straordinari getti gemelli. Sgr A attualmente non ha getti così potenti (c’è dibattito sul fatto che abbia getti del tutto) perché non si nutre di molto materiale. In effetti, se il nostro buco nero supermassiccio centrale fosse un essere umano, sarebbe come se si sostenesse con un chicco di riso ogni milione di anni. Tuttavia, questa situazione potrebbe cambiare in brevissimo tempo se Sgr A dovesse catturare una grande nube di gas o una stella e iniziare a divorarla. Un tale evento è chiamato evento di distruzione mareale (TDE), e mentre abbiamo visto molti di questi eventi in altre galassie, non ne abbiamo mai visto uno da Sgr A*.
Un’illustrazione di un evento di distruzione mareale che si verifica quando una stella passa troppo vicino a un buco nero supermassiccio portando all’eruzione di un getto massiccio. (Credito immagine: All About Space magazine)
Se Sgr A dovesse fare a pezzi una stella in un TDE, il materiale della stella cadrebbe intorno al nostro buco nero, formando un disco di accrescimento. E questo porterebbe alla produzione di getti astrofisici. L’impatto di tali getti dipenderebbe dal loro orientamento, dalla loro forza e dalla quantità di energia che emettono. Se un getto da Sgr A, che si trova a circa 27.000 anni luce di distanza, fosse puntato direttamente verso il sistema solare, sarebbe in grado di spogliare le atmosfere planetarie e danneggiare il DNA della vita qui sulla Terra. Le radiazioni associate a questi getti potrebbero aumentare i tassi di mutazione. Se la Terra dovesse subire un colpo diretto da un tale getto, le particelle ad alta energia al suo interno potrebbero degradare il nostro strato di ozono e portare a un’estinzione di massa.
È tranquillo per ora, ma se Sgr A, come visto dal Telescopio dell’Orizzonte degli Eventi, cattura una stella per uno spuntino, i risultati potrebbero essere catastrofici (Credito immagine: EHT Collaboration.)
Anche se un tale getto non fosse orientato verso la Terra, potrebbe comunque avere implicazioni disastrose per la Via Lattea su una scala più ampia. Se un getto dovesse colpire il mezzo interstellare, il gas e la polvere tra le stelle nella nostra galassia, potrebbe riscaldarli e ridurre la formazione stellare, proprio come ha fatto in J2345-0449. Questo non sarebbe senza precedenti nella Via Lattea, che gli scienziati credono sia stata una volta devastata da vasti getti radio. Tuttavia, prevedere se e quando tali getti potrebbero eruttare di nuovo da Sgr A non è facile come individuare prove della sua attività storica.
C’è un altro enigma che circonda J2345-0449 che gli astronomi saranno ansiosi di investigare.
La connessione con la materia oscura
Durante il loro studio di J2345-0449, il team ha anche scoperto che questa galassia, tre volte la dimensione della Via Lattea, sembra contenere dieci volte la materia oscura della nostra galassia. La materia oscura è effettivamente invisibile perché, a differenza della materia ordinaria che compone stelle, pianeti, lune, i nostri corpi e tutto ciò che vediamo intorno a noi, non interagisce con la luce. Tuttavia, la materia oscura interagisce con la gravità, e questo è importante per J2345-0449. Questa galassia distante e massiccia sta ruotando così rapidamente che ci vuole una quantità enorme di materia oscura per mantenere la sua struttura e impedirle di disintegrarsi.
Questa è la prima volta che gli astronomi hanno stabilito una connessione tra il contenuto di materia oscura di una galassia, la struttura di quella galassia e l’attività del suo buco nero supermassiccio centrale. Il team pensa che stabilire ulteriormente questa connessione potrebbe aprire una nuova frontiera di studio scientifico. “Comprendere queste rare galassie potrebbe fornire indizi vitali sulle forze invisibili che governano l’universo, inclusa la natura della materia oscura, il destino a lungo termine delle galassie e l’origine della vita”, ha detto il membro del team Shankar Ray, anche lui della CHRIST University, Bangalore. “In definitiva, questo studio ci avvicina di un passo allo svelare i misteri del cosmo, ricordandoci che l’universo ha ancora sorprese oltre la nostra immaginazione.”
La ricerca del team è stata pubblicata giovedì (20 marzo) nei Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.