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NGC 3227, l’emissione di radiazione multipla del buco nero centrale

Grazie ad una serie di osservazioni nella banda dei raggi-X riguardanti il buco nero supermassiccio nella galassia NGC 3227, Hirofumi Noda del RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science e colleghi sono stati in grado di rivelare vari processi multipli che sono responsabili delle emissioni di radiazione. I risultati di questo studio sono pubblicati su Astrophysical Journal.

Quasi tutte le galassie hanno un buco nero supermassiccio che risiede nei loro nuclei, spesso circondato da un disco di accrescimento composto da gas e polvere. Man mano che la materia viene risucchiata verso il centro, viene emessa una enorme quantità di energia sotto forma di raggi-X che, in alcuni casi, può essere così intensa da superare la luce di tutte le stelle della galassia.  “I nostri dati mostrano la presenza di meccanismi multipli che convertono l’energia della materia che si accresce attorno al buco nero”, spiega Noda. L’emissione osservata sotto forma di raggi-X dai nuclei galattici fornisce una preziosa informazione sulle proprietà dei buchi neri che risiedono nei loro nuclei, così come per la materia che si accresce e, in ultima analisi, sulla storia evolutiva delle galassie ospiti. Tuttavia, può essere difficile separare la radiazione originale emessa dalla materia vicina al buco nero dai processi secondari che sono dovuti ad altra materia distribuita in prossimità delle regioni nucleari. La classica analisi spettrale applicata alle immagini dei nuclei galattici non permette chiaramente di distinguere i vari processi di emissione.

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La figura illustra due casi geometrici relativi al nucleo della galassia NGC 3227. Sono mostrate le possibili regioni di emissione responsabili delle componenti multiple di radiazione. Credit: Noda et al. 2014

Per ovviare a questo problema, Noda e colleghi hanno studiato la variazione temporale della radiazione emessa. Analizzando le curve di luce e le rispettive correlazioni, ottenute nel corso di poche settimane mediante una serie di osservazioni realizzate con il satellite giapponese Suzaku, gli scienziati sono stati in grado di separare l’emissione principale dagli spettri secondari, che sono dovuti ad esempio ad alcuni processi di ‘riflessione’ della radiazione causati dal disco di accrescimento. Secondo Noda, lo studio dell’emissione ultravioletta della materia che si muove a grande distanza dal buco nero potrebbe fornire ulteriori indizi sulla fisica dei buchi neri supermassicci. Ad ogni modo, l’emissione dovuta ai raggi-X potrà rivelare una maggiore informazione se sarà ottimizzata la risoluzione spettrale. “Il lancio del satellite giapponese per raggi-X ASTRO-H sarà in grado di raggiungere una risoluzione in termini di energia tale che permetterà di comprendere ancora più in dettaglio le proprietà dei buchi neri, la loro evoluzione e la loro interazione con l’ambiente galattico”, conclude Noda.

RIKEN: Viewing black holes in a different light
arXiv: Suzaku Studies of the Central Engine in the Typical Type I Seyfert NGC 3227: Detection of Multiple Primary X-ray Continua with Distinct Properties