Un gigantesco buco nero al centro dell’enorme galassia ellittica M84 (Messier 84) sta lasciando un segno peculiare nell’emissione in raggi X. Si tratta di una struttura a forma di “H”, causata dal getto relativistico prodotto dalla caduta di materiale all’interno del buco nero.

M84 è una galassia simile a Messier 87, la galassia che contiene il primo buco nero fotografato con la rete globale Event Horizon Telescope. Come M87, anche M84 è un membro dell’ammasso della Vergine. Il buco nero supermassiccio in M84, insieme a quelli in M87, NGC 3115, NGC 1600 e nella nostra galassia, sono gli unici abbastanza vicini alla Terra, o abbastanza massicci, perché gli astronomi possano vederne i dettagli nelle immagini dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA.

Come il buco nero in M87, anche quello in M84 sta producendo un getto di particelle. Tuttavia, la sorgente puntiforme dei raggi X dal materiale ancora più vicino al buco nero è oltre dieci volte più debole per M84. Ciò consente uno studio più dettagliato del gas che cade verso il buco nero in M84 che è più lontano, evitando che i deboli raggi X prodotti da questo gas vengano sopraffatti dal bagliore della sorgente.

La strana “H” di M84

Quando il materiale attorno al buco nero viene catturato dalla sua forza gravitazionale, inizia ad orbitare attorno ad esso formando quello che viene chiamato disco di accrescimento. Parte del gas in orbita attorno al buco cadrà in esso, per non essere mai più visto.

Un’altra parte, invece, eviterà questo destino e verrà invece espulsa dal buco nero stesso, sotto forma di getti di particelle che si allontanano a velocità relativistiche. Non è ancora certo quale meccanismo determini la produzione di questi getti.

Considerati l’orientamento dei getti in direzione della Terra, il profilo del gas caldo e la forma di M84, i getti formano quella che sembra assomigliare alla lettera “H”. La struttura è un esempio di pareidolia. Essa si verifica quando le persone vedono forme o schemi familiari in dati casuali. La pareidolia può verificarsi in tutti i tipi di dati, dalle nuvole alle rocce e alle immagini astronomiche.

Gas caldissimo

Gli astronomi hanno utilizzato Chandra per creare una mappa del gas caldo (in fucsia, nell’immagine sottostante) all’interno e intorno a M84, raggiungendo solo circa 100 anni luce di distanza dal buco nero al centro della galassia. Questo gas è irradiato a temperature di decine di milioni di gradi, cosa che lo rende osservabile principalmente nei raggi X.

L’enorme lettera “H” è alta circa 40.000 anni luce, la metà della larghezza della Via Lattea. Nell’immagine si può vedere in blu l’emissione radio rilevata dal Karl G. Jansky Very Large Array (VLA). Essa rivela i getti che si allontanano dal buco nero. I dati ottici dello Sloan Digital Sky Survey, in bianco, mostrano invece le strutture di M84 e delle galassie vicine.

Studiando M84 con Chandra e il VLA, gli scienziati hanno scoperto che i getti possono influenzare il flusso del gas caldo verso il buco nero anche più dell’attrazione gravitazionale del buco nero stesso. Il team che si è occupato della ricerca stima che la materia stia cadendo verso il buco nero da Nord, lungo la direzione del getto radio.

Sembra inoltre che ogni anno cada nel buco nero una quantità di gas pari a circa 500 volte la massa della Terra. Si tratta di una velocità di caduta che è pari solo ad un quarto di quella caratteristica delle direzioni in cui il getto non punta, a Est e a Ovest. Una possibilità è che il gas sia in qualche modo “sollevato” lungo la direzione del getto. In questo modo la sua caduta verso il buco nero sarebbe rallentata.

La caduta verso il buco nero

Gli autori hanno utilizzato M84 per testare un modello chiamato accrescimento di Bondi, dal nome dello scienziato Hermann Bondi. Secondo questo modello, tutta la materia entro una certa distanza da un buco nero è abbastanza vicina da essere influenzata dalla sua gravità. Quindi, tutta la materia contenuta entro una certa sfera attorno al buco nero, non può far altro che iniziare a cadere verso la singolarità alla stessa velocità da tutte le direzioni.

Questa distanza approssimativa è rappresentata da un cerchio tratteggiato nell’immagine soprastante (pannello a sinistra in basso). I nuovi risultati tuttavia mostrano che l’accrescimento di Bondi non si sta verificando in M84, perché la materia non cade uniformemente verso il buco nero da tutte le direzioni.

Questo studio si è rivelato molto importante, in quanto ha iniziato a definire il ruolo dei getti relativistici nella dinamica di caduta del gas dentro un buco nero. L’articolo scientifico sarà pubblicato su Monthly Notice of the Royal Astronomical Society ed è disponibile qui in versione pre-print.