Il James Webb Space Telescope (JWST) ha catturato l’immagine più chiara finora dell’ambiente che circonda un buco nero supermassiccio, offrendo una nuova chiave per comprendere come crescono questi motori cosmici. Le osservazioni, focalizzate sulla galassia Circinus, a 14 milioni di anni luce di distanza, rivelano che l’intenso bagliore infrarosso precedentemente attribuito a potenti deflussi ha in realtà origine da un denso disco di gas e polvere che si muove a spirale nel buco nero. Questa scoperta mette in discussione le ipotesi di lunga data su come funzionano i buchi neri attivi e sul loro ruolo nell’evoluzione delle galassie.
Svelare il funzionamento interno del buco nero
Per decenni, gli astronomi hanno creduto che gran parte della radiazione infrarossa vicina ai buchi neri attivi provenisse da materiale violentemente espulso verso l’esterno. Tuttavia, le immagini a infrarossi ad alta risoluzione di JWST hanno ora dimostrato che la fonte dominante di questa energia è un disco appiattito di polvere calda e gas che alimenta direttamente il buco nero. Questo disco, noto come toro, comprende circa l’87% dell’emissione infrarossa osservata.
Il team, guidato da Enrique Lopez-Rodriguez dell’Università della Carolina del Sud, ha utilizzato una modalità specializzata ad alto contrasto su JWST, raddoppiando di fatto il potere risolutivo del telescopio da 6,5 a 13 metri. Ciò ha permesso loro di isolare e mappare le strutture al centro della galassia che precedentemente erano nascoste dalla polvere circostante. Il risultato: una vista dettagliata del disco di accrescimento del buco nero, che funge da serbatoio primario di materiale attirato verso l’interno.
Sfidare i vecchi modelli
I telescopi precedenti non avevano la risoluzione necessaria per distinguere tra la luce emessa dal disco di accrescimento, dal toro polveroso e dai deflussi, fondendoli in un’unica fonte irrisolta. La capacità di JWST di separare questi componenti è trasformativa. Solo circa l’1% dell’emissione infrarossa proviene da un debole deflusso, indicando che i deflussi del buco nero svolgono un ruolo minore nel bilancio energetico complessivo rispetto al materiale in caduta. Il restante 12% ha origine dalla polvere più lontana, riscaldata dalla radiazione del buco nero.
Implicazioni per l’evoluzione della galassia
Comprendere la crescita del buco nero è fondamentale per capire come si evolvono le galassie. Man mano che i buchi neri si nutrono, possono rilasciare un’enorme energia, che sopprime o stimola la formazione stellare e modella la struttura complessiva della galassia. Separando chiaramente il materiale che cade verso l’interno dalla polvere che viene spinta verso l’esterno, queste nuove osservazioni forniscono una visione critica di questo processo.
“Abbiamo bisogno di un campione statistico di buchi neri, forse una dozzina o due dozzine, per capire come la massa nei loro dischi di accrescimento e i loro deflussi siano correlati alla loro potenza”, ha spiegato Lopez-Rodriguez.
Il gruppo di ricerca prevede di applicare questa tecnica ad altri buchi neri vicini, con l’obiettivo di costruire un quadro completo di come questi giganti cosmici crescono e influenzano le galassie che li ospitano. Si ritiene che il toro polveroso osservato in Circinus sia comune tra i buchi neri attivi, rendendolo un passo fondamentale verso la scoperta dei misteri dell’evoluzione delle galassie.
