Scoperti venti ultrarapidi da buchi neri lontani miliardi di anni luce

Un team di ricercatori guidati dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) ha scoperto venti ultrarapidi emessi da buchi neri supermassicci in un quasar distante 12 miliardi di anni luce. La scoperta, pubblicata su Astronomy & Astrophysics, è il risultato di un’ambiziosa campagna osservativa chiamata WISSHFUL, condotta con il satellite XMM-Newton. I venti, che viaggiano fino al 30% della velocità della luce, sono stati individuati nell’osservazione del quasar WISSH13, un oggetto cosmico che emette una quantità enorme di energia. Questi venti, chiamati Ultra-Fast Outflow (UFO), sono stati rilevati per la prima volta in un quasar non amplificato da lenti gravitazionali, un risultato senza precedenti nella ricerca astronomica.

La tecnologia e la collaborazione che hanno reso possibile la scoperta

La campagna WISSHFUL ha utilizzato circa 600 ore di osservazione con XMM-Newton e ulteriori 700 ore con il satellite NuSTAR, in modo simultaneo. Questo approccio ha permesso di ottenere uno spettro X a banda larga di alta qualità, necessario per analizzare dettagliatamente le proprietà dei venti. La scoperta è stata resa possibile grazie a una combinazione di osservazioni e analisi avanzate, che hanno rivelato due componenti distinti del vento: una interna, più veloce e variabile, e una esterna, più stabile e legata alla pressione di radiazione. La collaborazione tra diversi osservatori e ricercatori italiani ha giocato un ruolo chiave nel successo del progetto.

La scoperta ha reso possibile la misurazione della temperatura della corona del buco nero, risultata tra le più basse mai registrate in buchi neri supermassicci. Questo risultato ha aperto nuove prospettive per comprendere i meccanismi di accrescimento estremo e il loro impatto sull’evoluzione delle galassie. Il quasar WISSH13, che si trova nell’epoca detta Mezzogiorno Cosmico, offre un’opportunità unica per studiare i processi che hanno plasmato l’universo in una fase in cui la formazione delle stelle e dei buchi neri era al massimo.

Le implicazioni per la comprensione dell’universo primordiale

Questi venti ultrarapidi, che possono espellere massa a un ritmo di circa 20 masse solari all’anno, hanno un impatto significativo sulla galassia ospite. La loro energia, fino al 10% della luminosità bolometrica del buco nero, è sufficiente a influenzare la formazione delle stelle e l’accrescimento del buco nero stesso. Questo fenomeno, noto come AGN feedback, è cruciale per comprendere come le galassie si sono sviluppate nel tempo.

La ricerca ha rivelato che anche quando un buco nero molto grande (dell’ordine di un miliardo di masse solari) divora materia a tassi estremi, la percentuale di energia che converte e soffia via sotto forma di venti è simile a quella dei buchi neri a noi più vicini. Questo risultato ha importanti implicazioni per la teoria dell’accrescimento estremo e per la comprensione del cosmo lontano. Il programma WISSHFUL, che ha come obiettivo lo studio dei quasar più luminosi dell’universo primordiale, continuerà a produrre nuovi dati nei prossimi anni, contribuendo a una maggiore conoscenza del nostro universo.