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Uno tsunami dal centro della Galassia

Sei milioni di anni fa il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea si è scatenato, ingurgitando materia e riemettendone una parte in tutte le direzioni a una velocità di 1000 km/s: una scoperta che può dare risposta all'enigma della massa mancante.

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Rappresentazione artistica della Via Lattea così come poteva apparire, dall'esterno, 6 milioni di anni fa, durante una fase di attività di tipo "quasar": la bolla arancione si estende dal centro galattico verso l'esterno per un raggio di circa 20 mila anni luce. Oltre i confini della bolla, la presenza di una "nebbia" pervasiva di gas caldissimo, un milione di gradi, potrebbe spiegare l'enigma della massa mancante. | Mark A. Garlick/CfA

Il centro della nostra galassia è oggi un luogo tranquillo dove un buco nero supermassiccio riposa inerte, standosene perlopiù quieto e mandando giusto giù, di tanto in tanto, qualche piccolo sorso d'idrogeno allo stato gassoso. Ma non è stato sempre così. Uno studio in uscita su The Astrophysical Journal dimostra che sei milioni di anni fa - l'epoca in cui gli antenati della specie umana muovevano i loro primi passi sulla Terra - il cuore della Via Lattea divampò con violenza. Una fase di attività intensa della quale si sono trovate le prove cercando la massa mancante della nostra galassia.

 

L'enigma della massa mancante. I dati a nostra disposizione suggeriscono che la Via Lattea abbia una massa di 1 o 2 mila miliardi di volte quella del Sole. Oltre l'80% è dovuta all'invisibile e misteriosa materia oscura. Quello che resta, dunque circa un sesto della massa stimata (l'equivalente di 150-300 miliardi di masse solari) è invece materia "normale". Tuttavia, se proviamo a mettere sul piatto la materia visibile di tutte le stelle, dei gas e delle polveri che conosciamo, arriviamo a circa 65 miliardi di masse solari soltanto. Il resto della materia normale - dunque "cose" fatte di neutroni, protoni ed elettroni - non risponde all'appello: è l'enigma della massa mancante.

 

«Come in una sorta di nascondino su scala cosmica, ci siamo chiesti dove potrebbe celarsi la massa mancante», commenta il primo autore dello studio, Fabrizio Nicastro, ricercatore presso l'Osservatorio astronomico di Roma, dell'INAF, e lo Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), negli Stati Uniti. «Cercando nell'archivio delle osservazioni a raggi X effettuate con il telescopio spaziale XMM-Newton dell'Esa abbiamo scoperto che la massa mancante si nasconde sotto le spoglie d'una nebbia gassosa la cui temperatura si aggira attorno al milione di gradi, che permea la nostra galassia. Una nebbia capace di assorbire la radiazione X proveniente dalle sorgenti più lontane, quelle sullo sfondo.»

 

L'enigma della massa mancante: intervista a Fabrizio Nicastro. | Inaf Tv.

 

È proprio misurando la quantità di radiazione assorbita che gli astronomi sono riusciti a calcolare quant'è, e com'è distribuita, la materia normale presente. «Confrontando modelli computazionali propri della distribuzione di materia soggetta a campi di forza gravitazionali in assenza di perturbazioni esterne con i dati reali, quelli raccolti dalle osservazioni, ci siamo accorti che non c'era corrispondenza», afferma Francesca Senatore, coautrice dello studio e dottoranda dell'Università degli Studi di Roma Tor Vergata in servizio presso l'Osservatorio astronomico di Roma dell'INAF.

 

La bolla a 3 milioni di anni luce dalla Terra. Al contrario, gli astronomi hanno scoperto l'esistenza di una sorta di "bolla" che, dal centro della nostra galassia, si estende in tutte le direzioni per due terzi della distanza fra il centro galattico e la Terra.

 

Una bolla di tali cosmiche proporzioni deve essere stata generata da una quantità di energia altrettanto grande. Energia, suggeriscono gli autori dello studio, prodotta proprio dal buco nero al centro della Galassia, che, ingurgitando parte del gas circostante, ne avrebbe pompato fuori altro alla velocità di mille chilometri al secondo (che sono circa 3 milioni e 600 mila km/h). Sei milioni di anni più tardi, l'onda d'urto prodotta durante quella fase di intensa attività ha attraversato uno spazio corrispondente a 20 mila anni luce. Nel frattempo il buco nero, esaurito il materiale circostante, è entrato in letargo.

 

“6 milioni di anni fa è avvenuta
un'esplosione di energia su scala cosmica”

 

Una ricostruzione cronologica, questa, confermata dalla presenza, nei pressi del centro galattico, di stelle con un'età di 6 milioni di anni: stelle, cioè, che hanno preso forma da una parte di quella stessa materia che all'epoca precipitava verso il buco nero. «Tutti gli indizi che abbiamo sembrano convergere», osserva Nicastro: «la fase di attività deve essere durata fra i 4 e gli 8 milioni di anni, un periodo ragionevole per un quasar.»

 

Le osservazioni e i relativi modelli al computer mostrano, inoltre, che quel gas bollente - un milione di gradi - può rappresentare e rendere conto di una quantità di materia equivalente fino a 130 miliardi di masse solari. Potrebbe dunque essere la risposta all'enigma della massa mancante: era lì, ma era troppo calda per essere vista.

 

Ulteriori risposte potranno arrivare in futuro dall'osservatorio spaziale per raggi X Athena, anch'esso dell'Esa, il cui lancio è previsto per il 2028, con il quale sarà possibile sia ricostruire un'accurata mappa della bolla osservando sorgenti più deboli, sia cogliere dettagli più piccoli, così da dipanare una volta per tutte il mistero della massa mancante.