Galassia 4C 71,07 con un enorme buco nero emette raggi gamma

Dalla galassia 4C 71,07 continuano le emissioni di  raggi gamma diffuse lontano dal suo  enorme buco nero.

La galassia 4C 71,07  

Posizionamenti telescopi VBA

Nel 2011, un esplosione lunga un mese di energia lanciata da un enorme buco nero a quasi 11 miliardi di anni di distanza ha  spazzato la Terra provenendo dal passato. Usando una combinazione di dati provenienti da Telescope Space NASA Fermi Gamma- Ray e il Very Long Baseline Array(VLBA),  il telescopio radio più grande del mondo, gli astronomi della National Science Foundation si sono concentrati sulla fonte di questo antico sfogo.                                                                                                              I teorici si aspettano che le esplosioni di raggi gamma si dovessero verificare solo in prossimità del buco nero centrale di una galassia, una sorta di centrale elettrica, in ultima analisi, responsabile dell'attività. Alcune rare osservazioni suggeriscono che questo non è il caso.                                                                                                                                                                                 Nel 2011 sprazzi da una galassia conosciuta come 4C 71,07 dava agli astronomi  la prova più chiara anche se questa galassia è più lontana e che la teoria ha ancora bisogno di un po 'di lavoro. L'emissioni di raggi gamma si originava a  circa 70 anni luce di distanza dal buco nero centrale della galassia in questione.                                                                                                                     Prima delle sua forti esplosioni nel 2011,  il buco nero della galassia 4C 71,07 è stata una fonte debole per il LAT di Fermi. Le immagini incentrate su 4C 71,07 mostrano la velocità con cui il LAT ha rilevato raggi gamma con energie superiori a 100 milioni di elettronvolt, colori più chiari uguale a tassi più elevati. L'immagine sulla sinistra si estende per 2,5 anni, dall'inizio della missione Fermi al 2011. L'immagine sulla destra mostra 10 settimane di attività alla fine del 2011, quando 4C 71,07 ha prodotto la sua più forte esplosione. Una galassia più spesso attiva, la S5 0716 71, appare in entrambe le immagini.                                                                                                                                    La galassia 4C 71,07 è stato scoperta come forte fonte di emissione radio nel 1960. L’osservatorio Compton Gamma-Ray della  NASA, che ha operato nel 1990, ha rilevato emissioni ad alta energia, ma la galassia era tranquilla durante i primi due anni e mezzo in orbita del Lat Fermi. Ai primi di novembre 2011, al culmine dello sfogo, la galassia divenne più di 10.000 volte  luminosa della luminosità combinata di tutte le stelle della nostra galassia, cioè la Via Lattea.                                                                                                                                                                                         "Questa attività rinnovata è arrivata dopo un lungo sonno, e questo è importante - ha detto David Thompson, scienziato del progetto Fermi vice della NASA Goddard Space Flight Center a Greenbelt,  Maryland    - perché ci permette di collegare in modo esplicito i raggi gamma  all' aumento d’emissione osservato da radiotelescopi."                                                                                         Situata nella costellazione dell'Orsa Maggiore, 4C 71,07 è così lontana che la sua luce impiega 10.600 milioni anni per raggiungere la Terra. Gli astronomi stanno vedendo dunque questa galassia, come era quando l'universo aveva meno di un quarto della sua età attuale.                                                                                                                                                                                                                                                                         Il Very Long Baseline Array è un sistema di dieci radiotelescopi che coprono 5.500 miglia e che lavorano insieme come il più grande strumento astronomico dedicato del mondo. Ogni stazione è costituita da un telescopio del diametro di 82 piedi, 240 tonnellate di antenna parabolica e un adiacente edificio di controllo.                                                                                                                        Al centro della galassia si trova un buco nero superdimensionato che ha una massa 2.600.000.000 volte più grande della massa del sole. Parte della materia che cade verso il buco nero diventa accelerata verso l'esterno a quasi la velocità della luce, creando getti di particelle duali che vengono scagliate in direzioni opposte. Un getto finisce per puntare quasi direttamente verso la Terra. Questa caratteristica rende 4C 71,07 un blazar, cioè una classificazione delle galassie che comprende alcuni delle più brillanti sorgenti di raggi gamma nel cielo.                                                                                              Alan Marscher e Svetlana Jorstad, astronomi  della Boston University monitorano 4C 71,07 insieme a decine di altri blazar con numerosi servizi, tra cui il VLBA.                                                                                                                   Lo strumento include 10 radiotelescopi che abbracciano il Nord America, dalle Hawaii a St. Croix nelle Isole Vergini per tornare agli Stati Uniti, e possiedono il potere risolutivo di un sorgente radio unica lunga più di 5.300 miglia che attraversa lo spazio quando tutti i loro segnali vengono combinati. Di conseguenza, la VLBA riesce a risolvere dettagli circa un milione di volte più piccoli rispetto al Large Area Telescope Fermi (LAT) e 1000 volte più piccole rispetto al telescopio spaziale Hubble della NASA. Nell’ autunno del 2011, le immagini VLBA  hanno rivelato un nodo luminoso che sembrava muoversi verso l'esterno ad una velocità 20 volte più veloce della luce.                                                                                                                         "Anche se questa velocità apparente era un'illusione -ha detto Marscher, presentando i risultati- causata dal moto reale quasi direttamente verso di noi al 99,87 per cento della velocità della luce, questo nodo è stata la chiave per determinare la posizione in cui sono stati prodotti i raggi gamma nel getto che si origina dal buco nero". Lunedi, 7 gennaio, in occasione della riunione dell'American Astronomical Society a Long Beach, California , sia il    VLBA che il LAT Fermi hanno fornito osservazioni complementari sull'esplosione di questa blazar.                                                                                         Durante l'episodio più intenso di svasatura dei raggi gamma, VLBA ha mappato le onde radio e realizzato misure di polarizzazione, tra le altre osservazioni, legata con un nodo luminoso nel getto del 4C 71,07 alle variazioni di luminosità a luce visibile e raggi gamma. Il nodo sembravano muoversi verso l'esterno a 20 volte la velocità della luce, un'illusione provocata dal movimento quasi direttamente verso noi al 99,87 per cento della velocità della luce.                                                                                                                                                                          L'ascesa e la caduta di luminosità di raggi gamma di questo blazar, come registrato dal LAT di Fermi  inizia alla fine del 2011 e continua all'inizio del 2012.

Il nodo attraversato una caratteristica luminosa stazionaria del getto, che gli astronomi riferiscono come il suo "core" radio, è arrivato il 9 aprile 2011. Ciò è avvenuto a pochi giorni di rilevamento di Fermi della rinnovata emissione di raggi gamma nel blazar. Marscher e Jorstad  hanno notato che il blazar illuminato a lunghezze d'onda visibili al passo con la più alta energia di emissione. Durante il periodo più intenso della combustione, da ottobre 2011 a gennaio 2012, gli scienziati hanno trovato la direzione di polarizzazione della luce visibile  che ruotano il blazar, nello stesso modo delle emissioni radio dal nodo. Hanno concluso il nodo era responsabile della luce visibile e dei raggi gamma, anche se variano in sincronia. Questa associazione ha permesso ai ricercatori di individuare la posizione dello sfogo dei raggi gamma a circa 70 anni luce dal buco nero. Gli astronomi ritengono che i raggi gamma sono stati prodotti quando gli elettroni si sono mossi quasi alla velocità della luce all'interno del getto e si sono scontrati con luce visibile e d’origine infrarossa, al di fuori del getto. Una collisione può fare viaggiare la luce fino a energie molto più alte, un processo noto come inverso-Compton.                                                                                                    La fonte di energia inferiore della luce al momento è chiara. I ricercatori ipotizzano che l'origine può essere una guaina esterna, lenta e che circonda il getto. Nicholas MacDonald, studente laureato presso la Boston University, sta studiando come la luminosità dei  raggi gamma dovrebbe cambiare in questo scenario in modo da  poterle confrontare con le osservazioni.                                                                                                                                          "L’VLBA è l'unico strumento -ha detto Jorstad- che ci può portare le immagini così vicino dal bordo di un giovane buco nero supermassiccio, e Fermi LAT è l'unico strumento che può vedere la più alta energia luminosa dal getto della galassia".                                                                                                  Il telescope NASA Fermi Gamma-ray Space consente di avviare lo studio astrofisica delle particelle e di avviare un partenariato fisico. Il LAT Fermi è gestito dal NASA Goddard Space Flight Center. È stato sviluppato in collaborazione con il dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, con il contributo di istituzioni accademiche e partner in Francia, Germania, Italia, Giappone, Svezia e Stati Uniti.                                                                                                                                                        L’ VLBA è gestito dal National Radio Astronomy Observatory, struttura del National Science Foundation operato in base ad accordi di cooperazione da Associated Universities, Inc.