Un buco nero supermassiccio spara fasci di energia ad alta intensità direttamente verso la Terra.

Una missione della NASA ha osservato un buco nero supermassiccio che, da una distanza di 400 milioni di anni luce, emetteva un fascio di raggi ad alta energia diretto verso la Terra.

Simulazione del Markarian 421 che emette un raggio ad alta energia. Immagine: NASA/Pablo Garcia — Simulazione del Markarian 421 che emette un raggio ad alta energia. Immagine: *NASA/Pablo Garcia*

I buchi neri supermassicci attivi sono circondati da dischi di materia rotanti chiamati dischi di accrescimento, che nel tempo forniscono loro "cibo". Parte della materia che non riescono a inghiottire viene quindi trasportata ai poli, dove viene espulsa a velocità prossime a quella della luce. Questo processo crea una radiazione elettromagnetica estremamente brillante e ad alta energia. In alcuni casi, come nell'ultima scoperta della NASA, il fascio è diretto direttamente verso la Terra in un evento chiamato blazar, come riportato da Live Science il 30 luglio.

La tempesta stellare nota come Markarian 421, situata nella costellazione dell'Orsa Maggiore, è stata osservata dalla missione IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) della NASA, lanciata nel dicembre 2021. IXPE osserva una caratteristica dei campi magnetici chiamata polarizzazione, che indica la direzione del campo magnetico. La polarizzazione del fascio emesso da Markarian 421 rivela che una porzione del fascio, dove le particelle vengono accelerate, presenta anche un campo magnetico con una struttura attorcigliata.

Le esplosioni di blazar si estendono nello spazio per milioni di anni luce, ma i meccanismi che le generano rimangono in gran parte sconosciuti. Tuttavia, nuove scoperte relative all'esplosione di Markarian 421 potrebbero contribuire a far luce su questo fenomeno cosmico, afferma Laura Di Gesu, astrofisica dell'Agenzia Spaziale Italiana e responsabile della ricerca.

La ragione principale per cui il fascio proveniente dal buco nero supermassiccio attivo è così luminoso è che le particelle si stanno avvicinando alla velocità della luce, emettendo un'enorme energia e comportandosi secondo la teoria della relatività ristretta di Einstein. Il fascio di particelle viene inoltre amplificato dal suo orientamento verso la Terra, che amplifica la lunghezza d'onda della luce, aumentandone sia la frequenza che l'energia. Come risultato di questi due effetti, i fasci di particelle possono essere più luminosi di tutta la luce emessa da ogni stella della galassia messa insieme. Attualmente, IXPE sta utilizzando questa luce per mappare la fisica al centro del fascio di Markarian 421 e identificare la sorgente del fascio luminoso.

L'analisi dei dati IXPE ha rivelato che la polarizzazione del fascio è scesa allo 0% durante la prima e la seconda osservazione. Il team di ricerca ha scoperto che il campo magnetico rotante ha una forma simile a un cavatappi. Le misurazioni della radiazione elettromagnetica nelle forme d'onda ottiche, infrarosse e radio non hanno influenzato la stabilità e la struttura del fascio. Ciò significa che l'onda d'urto si è propagata lungo il campo magnetico attorcigliato proveniente da Markarian 421. Questa nuova scoperta fornisce la prova più chiara finora del contributo del campo magnetico attorcigliato all'onda d'urto che accelera le particelle nel fascio.

Il team di ricerca prevede di continuare a esplorare Markarian 421 e di identificare altri blazar con caratteristiche simili per comprendere i meccanismi alla base del fenomeno.

An Khang (secondo Live Science )

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