I dati del telescopio James Webb rivelano: l'accrescimento interno alimenta il buco nero della Galassia del Compasso

Nuovi dati a infrarossi ad alta fedeltà provenienti dal telescopio spaziale James Webb (JWST) stanno rivoluzionando le nostre conoscenze sulla Galassia del Compasso, mettendo in discussione i modelli astrofisici consolidati riguardanti l'alimentazione dei buchi neri supermassicci. Situata a circa 13 milioni di anni luce dalla Terra, ovvero 4,0 Megaparsec, questa galassia a spirale è stata osservata con un dettaglio senza precedenti. Le immagini ottenute smentiscono il consenso storico secondo cui i potenti flussi di materia energizzata diretti verso l'esterno fossero la fonte primaria di luce infrarossa nei pressi dei nuclei galattici attivi.

L'analisi approfondita dei dati del Webb indica invece che il processo dominante è l'esatto opposto: la stragrande maggioranza del materiale polveroso e caldo sta spiraleggiando verso l'interno per nutrire il buco nero centrale. Questo accumulo di materia avviene al bordo interno del sistema di accrescimento, spesso strutturato come un toro, un elemento cruciale sia per la crescita del buco nero che per l'evoluzione della galassia ospite. In termini quantitativi, circa l'87% delle emissioni infrarosse provenienti dalla polvere calda è ora attribuito a questo materiale che converge verso l'interno. Al contrario, meno dell'1% delle emissioni può essere collegato alla materia espulsa in flussi verso l'esterno, confermando che il consumo supera di gran lunga l'espulsione.

Questa scoperta risolve un conflitto significativo che persisteva nei modelli astrofisici fin dagli anni '90, i quali non riuscivano a spiegare l'eccesso di emissioni infrarosse osservato nei nuclei galattici attivi. Per ottenere tale chiarezza, il team di ricerca ha impiegato una tecnica innovativa utilizzando la modalità Aperture Masking Interferometer (AMI) sullo strumento Near-Infrared Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS) del JWST. Questo metodo trasforma efficacemente l'apertura del telescopio in un array interferometrico attraverso una maschera dotata di sette piccole aperture, generando schemi di interferenza che rivelano dettagli precedentemente oscurati dalla luce diffusa.

Il coautore Joel Sánchez-Bermúdez dell'UNAM ha sottolineato che questa modalità di imaging avanzata raddoppia la risoluzione su una regione limitata del cielo, producendo immagini due volte più nitide rispetto all'imaging diretto convenzionale. Questa osservazione rappresenta il primo impiego riuscito di un interferometro a infrarossi spaziale per studiare un obiettivo extragalattico. L'autore principale Enrique López-Rodríguez, dell'Università della Carolina del Sud, ha dichiarato che questo nuovo set di dati concilia finalmente la discrepanza con i modelli precedenti riguardanti le firme infrarosse dei nuclei galattici attivi, fornendo una base empirica solida per le future simulazioni.

La Galassia del Compasso, classificata come galassia di Seyfert di Tipo II, ha storicamente presentato notevoli sfide osservative a causa della sua posizione a quattro gradi sotto il piano galattico, che ne causa l'oscuramento da parte della polvere interstellare della Via Lattea. Precedenti studi ad alta risoluzione, come quelli condotti con l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), suggerivano che il buco nero del Compasso consumasse solo circa il 3% del gas in avvicinamento, con la radiazione che respingeva il resto in flussi turbolenti. I dati del JWST, pubblicati sulla prestigiosa rivista Nature, forniscono il contesto infrarosso cruciale per comprendere appieno questo processo. Il team di ricerca intende ora applicare questa tecnica validata a una gamma più ampia di buchi neri per determinare se le dinamiche di alimentazione osservate nel Compasso rappresentino una caratteristica universale di questi fenomeni cosmici.