Flussi di materia a velocità spaventosa, fino a un terzo di quella della luce, fuoriescono dal disco di accrescimento che circonda il buco nero supermassiccio al centro delle galassie con il nucleo attivo. Noti come UFO, acronimo di Ultra-Fast Outflows, sono un fenomeno fisico scoperto di recente. Ora, grazie a misure effettuate con il telescopio spaziale per raggi X dell’Agenzia spaziale europea XMM-Newton, un team internazionale di astronomi, guidato dagli italiani Francesco Tombesi della NASA e Massimo Cappi dell’INAF-IASF Bologna, ha scoperto che gli UFO sono abbastanza comuni, essendo stati rilevati in circa il 40 percento del campione di galassie da loro studiato. Non solo. Misurandone le proprietà, gli scienziati sono anche riusciti a stabilire che proprio gli UFO potrebbero essere i responsabili di un aspetto fra i più discussi nell’ambito dei modelli d’evoluzione galattica, un meccanismo rimasto fino a oggi senza spiegazione: la correlazione fra la massa dei buchi neri e quella delle galassie che li ospitano.
Una galassia con nucleo attivo (AGN, Active Galactic Nucleus) è una galassia nel cui cuore risiede un buco nero supermassiccio in piena attività, avvolto in un disco di accrescimento di cui si nutre. In anni recenti, gli astronomi hanno notato che più il numero e la velocità delle stelle presenti nel rigonfiamento centrale di queste galassie è elevato, più i buchi neri in esse ospitati sono massicci. Come se esistesse un qualche processo di feedback che li collega, un meccanismo di rimescolamento della materia che abbia origine nel disco di accrescimento che alimenta il buco nero per poi propagarsi all’intera galassia.
Ma quale meccanismo? Nessuno fra i fenomeni conosciuti, compresi i getti relativistici altamente collimati emessi dal buco nero, sembrava avere la potenza necessaria. Fino alla scoperta degli UFO, come spiega Francesco Tombesi, ricercatore under-30 originario di Recanati, nelle Marche, e attualmente alla NASA: «Il nostro lavoro è consistito nell’analisi spettrale in raggi X di osservazioni di un campione completo di 42 galassie con nucleo attivo effettuate con il satellite europeo XMM-Newton. Attraverso lo studio di righe in assorbimento del ferro altamente ionizzato, siamo riusciti ad individuare grandi quantità di materiale che viene espulso a velocità altissime, di circa il 10 percento della luce, dal disco di accrescimento intorno ai buchi neri supermassicci nel centro di queste galassie. Data la loro estrema velocità, questi getti sono stati chiamati in inglese Ultra-Fast Outflows (UFOs). La quantità di materiale espulsa è comparabile a quella effettivamente accresciuta dal buco nero, e questi UFOs sono abbastanza potenti da poter avere effetti su grandi scale all’interno della galassia ospite e di influenzarne anche l’evoluzione».
Mistero risolto, dunque? Solo in parte. La fisica all’origine di queste emissioni è infatti terreno ancora inesplorato. «In effetti, la cosa sorprendente – e che vorremmo ancora capire – è come e perché questi buchi neri riescano ad espellere questi enormi flussi di materia, anche oltre una massa pari a quella del sole all’anno, e ad altissima velocità», dice Massimo Cappi, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica presso lo IASF Bologna e co-autore con Tombesi della scoperta degli UFOs. «Grazie agli ultimi risultati, pensiamo che questo fenomeno sia fondamentale non solo per capire come funzionano i buchi neri, ma anche per comprendere la formazione ed evoluzione delle galassie che li ospitano. E se la missione Athena, progetto internazionale per un grande osservatorio spaziale per astronomia X da lanciare nel prossimo decennio, verrà approvata da ESA, lo studio degli UFOs diventerà sicuramente pane per i suoi denti».
Il lungo lavoro di ricerca di Francesco Tombesi e collaboratori sugli UFO, culminato in una serie di tre articoli – due dei quali già pubblicati, su Astronomy and Astrophysics nel 2010 e su The Astrophysical Journal nel 2011, e il terzo in uscita su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society – è iniziato durante il suo dottorato, svolto in Italia presso l’INAF-IASF Bologna e il Dipartimento d’Astronomia dell’Università di Bologna.
