Il blazar OJ 287 potrebbe aver fornito informazioni chiave sui nuclei galattici attivi

Concetto artistico di OJ 287
Concetto artistico di OJ 287

Un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” descrive una ricerca su un blazar, un tipo di nucleo galattico attivo, conosciuto come OJ 287. Un team di ricercatori guidato da Silke Britzen del Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) di Bonn, in Germania, ha studiato questo blazar, che era conosciuto da tempo e aveva lasciato perplessi gli astronomi per le variazioni di luminosità. La causa potrebbe essere nella presenza di due buchi neri oppure da un disco di accrescimento disallineato.

Distante circa tre miliardi e mezzo di anni luce dalla Terra, il blazar OJ 287 è alimentato da un buco nero supermassiccio attivo a causa di una notevole quantità di materiali che orbitano attorno ad esso che vengono riscaldati tanto da emettere intense quantità di radiazioni elettromagnetiche. Quando i materiali vengono inghiottiti, una parte viene espulsa in getti ai poli che raggiungono velocità elevatissime. Le emissioni di OJ 287 sono variabili e vennero identificate per la prima volta nel 1891 per poi scoprire che questo blazar era apparso già in lastre fotografiche del 1887.

Nel corso dei decenni successivi, molte altre osservazioni del blazar OJ 287 sono state effettuate con strumenti sempre più sofisticati che hanno permesso di rilevare i getti, chiamati in gergo nodi, provenienti dal buco nero supermassiccio. Si tratta di flussi di plasma le cui emissioni raggiungono la Terra sotto forma di onde radio e variano di luminosità a causa di un meccanismo che è stato ritenuto legato all’alimentazione del buco nero. I movimenti dei getti hanno caratteristiche che sono state attribuite a onde d’urto che viaggiano al loro interno. Il problema era capire quale fosse la connessione tra i due fenomeni.

Il team di Silke Britzen ha usato vari radiotelescopi coordinati in modo da formare un unico strumento virtuale molto più grande grazie alla tecnica chiamata interferometria che permette di ottenere dettagli molto maggiori rispetto a un unico radiotelescopio. Un totale di 120 osservazioni effettuate tra l’aprile 1995 e l’aprile 2017 ha permesso di offrire una spiegazione alle variazioni di luminosità e ai movimenti dei getti di plasma in un loro movimento di precessione.

I getti di plasma si muovono a velocità tali che gli effetti relativistici sono significativi e allora può entrare in gioco quello che in gergo viene chiamato “Doppler boosting”, un effetto che modifica l’apparente luminosità della sorgente, in questo caso dei getti. Quest’effetto è il risultato della precessione, che determina modifiche dell’angolo di osservazione. Allo stesso tempo, il getto precede e sembra anche seguire un altro movimento più piccolo simile alla nutazione. La loro combinazione determina la variabilità delle emissioni radio.

La precessione è un fenomeno che interessa anche la Terra, il cui asse di rotazione si sposta nel corso del tempo in un ciclo di 26.000 anni in un movimento simile a quello di una trottola. Nel caso di OJ 287 i ricercatori hanno indicato due possibili processi in atto, illustrati nell’immagine (cortesia Axel M. Quetz/MPIA Heidelberg. Tutti i diritti riservati): nel riquadro A ci sono due buchi neri supermassicci che generano effetti mareali con la precessione come conseguenza, nel riquadro B il disco di accrescimento che orbita attorno a un singolo buco nero supermassiccio è disallineato e in questo caso è la loro interazione a generare la precessione.

Un buco nero supermassiccio binario è molto raro perciò se quella fosse l’ipotesi corretta si trattarebbe di una scoperta ancor più interessante. Non è la prima volta che viene proposta, anzi un altro team di ricercatori l’aveva spiegata al 211° meeting dell’American Astronomical Society (AAS) nel 2008. Secondo quel team, c’è un buco nero supermassiccio principale con una massa stimata in 18 miliardi di volte quella del Sole e uno secondario con una massa stimata in 100 milioni di volte quella del Sole.

A prescindere dalla causa della precessione, secondo il team di Silke Britzen quel processo può spiegare anche le emissioni di luce visibile rilevate in 130 anni ma la verifica di quest’ipotesi richiederà ulteriori studi. Tuttavia, i ricercatori ritengono di aver raggiunto un ottimo risultato, tanto che nell’articolo si parla di una stele di Rosetta per i blazar. Essi infatti ritengono che OJ 287 abbia permesso loro di decifrare il meccanismo di funzionamento dei blazar come la stele di Rosetta permise di decifrare i geroglifici egizi.

L’attività dei buchi neri supermassicci ha una forte influenza sulle galassie che li ospitano, a cominciare da quella sulla formazione stellare, perciò il loro studio è importante. Se venisse provato che si tratta di un buco nero binario sarebbe ancor più interessante pensando alla nascente branca dell’astronomia basata sulle onde gravitazionali. Un rivelatore di onde gravitazionali di prossima generazione potrebbe essere sufficientemente sensibile da rilevare quelle emesse da una coppia di buchi neri supermassicci anche prima che si fondano.

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