Osservato un possibile ciclo di raggi gamma in una galassia

Il potente occhio del telescopio spaziale Fermi della NASA ha permesso a un gruppo di astronomi di individuare variazioni periodiche nella luminosità di una galassia attiva, ovvero una galassia le cui emissioni sono alimentate da un buco nero supermassiccio al suo centro. Secondo gli scienziati, questi indizi punterebbero all'esistenza di un ciclo pluriennale di emissioni di raggi gamma - un fenomeno mai osservato prima in alcuna galassia.

"Analizzando molti anni di dati raccolti dal Large Area Telescope (LAT) di Fermi, abbiamo raccolto le prove di una variazione biennale dei raggi gamma da una galassia nota come PG 1553+113," spiega Stefano Ciprini dell'Agenzia Spaziale Italiana. "Il segnale è debole ed è stato osservato su meno di quattro cicli, quindi, per quanto affascinante, questa scoperta richiede ulteriori osservazioni."

Le galassie più massicce, come la Via Lattea, ospitano nei loro cuori buchi neri con masse pari a milioni di volte quella del nostro Sole. In circa l'un percento di queste galassie, il buco nero emette radiazioni miliardi di volte più energetiche di quelle di cui è responsabile il Sole. Queste emissioni possono variare su scale di minuti o anni. Queste galassie sono dette attive.

Più di metà delle sorgenti di raggi gamma individuate da LAT sono galassie attive note come blazar, tra cui anche PG 1553+113. Mentre la materia viene risucchiata dal buco nero supermassiccio centrale, alcune delle particelle subatomiche vengono espulse a poco meno della velocità della luce lungo due getti diametralmente opposti. Quando uno di questi getti è puntato in direzione della Terra, il blazar diventa incredibilmente luminoso.

"In pratica, stiamo guardando giù verso l'occhio del getto," spiega Sara Cutini, "quindi studiare come varia in luminosità è il nostro strumento principale per comprendere la struttura del getto e l'ambiente in prossimità del buco nero."

Per poter monitorare l'andamento della luminosità dei blazar ed individuare eventuali variazioni cicliche, gli scienziati si sono rivolti all'Osservatorio finlandese di Tuorla, al Lick Observatory in California, al Catalina Sky Survey in Arizona, al satellite Swift della NASA e all'Owens Valley Radio Observatory in California.

"Le variazioni cicliche nella luce visibile e nelle onde radio sono simili a ciò che vediamo nei raggi gamma raccolti da Fermi," spiega Stefan Larsson del Royal Institute of Tecnology di Stoccolma. "Il fatto che il ciclo sia così costante lungo un'ampia varietà di lunghezze d'onda è un'indicazione che la periodicità è reale e non un semplice fluttuazione nei dati dei raggi gamma."

Se il ciclo dovesse davvero esistere, gli scienziati prevedono nuovi picchi di luminosità nel 2017 e nel 2019. La missione estesa di Fermi, iniziata quest'anno, si concluderà nel 2018, ma l'aspettativa di vita operativa del telescopio e dei suoi sistemi si estende ben oltre.

Gli scienziati hanno studiato una serie di scenari per spiegare l'origine della periodicità delle emissioni, da meccanismi in grado di produrre oscillazioni nei getti di particelle ad alta energia alla presenza di un secondo buco nero supermassiccio in orbita attorno a quello responsabile dei getti osservati. In questo scenario, l'attrazione gravitazionale del secondo buco nero farebbe periodicamente inclinare la porzione interna del disco d'accrescimento del primo buco nero.

Photo Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/CI Lab