Dopo 50 anni, gli astronomi scovano finalmente il vento "fantasma" di Sagittarius A*

Come l'invisibile è diventato visibile

Scovare il vento di un buco nero a 26.000 anni luce di distanza richiede di osservare due cose che normalmente non compaiono insieme: il gas freddo spazzato via e il gas caldo che lo sospinge. Il team è riuscito in questa impresa combinando due visioni complementari.

Gli occhi radio di ALMA sul gas freddo. L'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) in Cile, una rete di 66 antenne radio, può scrutare attraverso la polvere interstellare per mappare il freddo monossido di carbonio. I ricercatori hanno utilizzato cinque anni di profonde osservazioni di ALMA per costruire la mappa più dettagliata mai realizzata del gas molecolare entro circa un parsec da Sgr A* (un parsec corrisponde a circa 3,26 anni luce, una distanza enorme per gli standard umani). Dopo aver sottratto con cura l'intenso bagliore radio del buco nero, è emerso uno schema lampante: un chiaro vuoto conico nel gas freddo, come se qualcosa lo avesse spazzato via .

La vista a raggi X di Chandra sul gas caldo. L'osservatorio a raggi X Chandra della NASA ha fornito il secondo tassello cruciale. Dove ALMA vedeva un buco, Chandra vedeva un bagliore. I dati a raggi X hanno rivelato che la stessa regione a forma di cono trabocca di plasma caldo che emette raggi X. Il gas incandescente riempie esattamente il volume che il gas freddo ha lasciato libero .

La sovrapposizione della mappa del gas freddo di ALMA (in arancione) e di quella del gas caldo di Chandra (in blu) produce un'immagine composita che lascia pochi dubbi: una cavità conica, che punta dritta lontano da Sgr A*, con il buco nero seduto proprio al suo apice. Questa è l'impronta di un vento caldo lanciato dal flusso di accrescimento attorno al buco nero stesso .

Perché non può essere nient'altro

Il team non si è limitato a trovare un buco: ha escluso ogni altra spiegazione plausibile basandosi sulla morfologia e l'energetica della struttura .

Un turbine turbolento e casuale non produrrebbe un cono simmetrico. I venti stellari provenienti dall'ammasso di stelle massicce che orbitano lì vicino non si allineerebbero perfettamente con il buco nero né scolpirebbero una cavità così netta su scala di parsec. Un resto di supernova mostrerebbe firme chimiche e schemi di espansione diversi, non un cono di 45 gradi ancorato a Sgr A*. Inoltre, l'energia necessaria per ripulire una tale quantità di gas freddo corrisponde a ciò che un vento debole ma persistente da un disco di accrescimento rilascerebbe nel tempo, non alla breve esplosione di un singolo evento esplosivo .

La forma, la scala e la struttura termica convergono verso un unico meccanismo: un vento caldo da Sgr A* che sta attivamente ripulendo i suoi dintorni in tempo reale .

L'anatomia del vento

Dai dati combinati di ALMA e Chandra, i ricercatori hanno estratto misurazioni precise dell'impronta del vento :

• Direzione: Il cono punta via da Sgr A*, coerentemente con un vento lanciato verso l'esterno lungo l'asse di rotazione del buco nero o i poli del flusso di accrescimento.
• Lunghezza: Almeno 1 parsec (circa 3,26 anni luce). Questa è l'estensione minima della regione ripulita; il vento reale potrebbe raggiungere distanze maggiori .
• Angolo di apertura: 45 gradi, che conferisce alla cavità la sua inconfondibile forma conica .
• Attività: Il vento è descritto come "attivo" e in corso, sebbene i ricercatori notino che non si tratta di un potente getto relativistico. Avvertono inoltre che la direzione del vento probabilmente si sposta nel tempo .

Il vento del buco nero è più una brezza persistente che un uragano, ma su scale di parsec e tempi cosmici, trasforma profondamente il centro galattico .

Perché il soffio di un gigante silenzioso è importante

Sgr A* è un eterno "underachiever" cosmico. A differenza dei brillanti nuclei galattici attivi (AGN, dall'inglese Active Galactic Nuclei) che oscurano intere galassie, il nostro buco nero è in uno stato quiescente, accrescendo solo un rivolo di gas. Per anni, gli astronomi si sono chiesti se un gigante così docile potesse produrre un vento misurabile.

Questa scoperta risponde alla domanda in modo decisivo. Come ha affermato Mark Gorski, "A meno che un buco nero non esista in un vuoto perfetto, deve in qualche modo emettere un vento" . Il rilevamento mostra che i venti dei buchi neri non sono esclusivi di violenti episodi di alimentazione: sono una caratteristica fondamentale, forse universale, dell'accrescimento. Ogni buco nero, che stia banchettando o digiunando, interagisce e rimescola il suo ambiente .

Elena Murchikova ha sottolineato una verità più ampia: "Il nostro buco nero non è unico, e il nostro posto nell'universo non è unico" . La fisica in atto nel nostro cortile galattico probabilmente si ripete nei centri di innumerevoli altre galassie quiescenti, unificando la nostra comprensione di come i buchi neri di tutte le masse e livelli di attività influenzino i loro ospiti .

Questa è l'essenza del "feedback" del buco nero: riscaldando, espellendo o rimescolando il gas, un buco nero centrale può regolare la formazione stellare e plasmare l'evoluzione di un'intera galassia. La scoperta del vento di Sgr A* fornisce il laboratorio più vicino e dettagliato per studiare il feedback nella sua forma più delicata, un processo che, in AGN più potenti, può spegnere la formazione stellare per centinaia di migliaia di anni luce .

La caccia lunga mezzo secolo è finita, ma il vero lavoro è appena iniziato. Le future osservazioni con ALMA, Chandra e il James Webb Space Telescope seguiranno le variazioni del vento, il modo in cui si accoppia al flusso di accrescimento rivelato dalle osservazioni a infrarossi di JWST, e se coni simili si nascondono nei centri di altre galassie vicine . Per ora, il nucleo della Via Lattea ha rivelato un altro segreto, dimostrando che anche i mostri più silenziosi smuovono il cosmo.