Riassunto:
Le ultime ricerche degli astronomi hanno scoperto che l'energia trasportata dal forte "vento del buco nero" generato dai buchi neri supermassicci potrebbe superare di gran lunga le stime passate e la sua portata di influenza può estendersi anche a un'area a circa 300.000 anni luce di distanza dal buco nero, influenzando l'intero ambiente dell'ammasso di galassie. Questa scoperta dimostra che i buchi neri non sono solo oggetti cosmici che inghiottiscono la materia circostante. Possono anche rilasciare enormi quantità di energia verso l’esterno e avere un profondo impatto sul movimento del gas lontano dalla galassia in cui si trovano.
In passato, gli scienziati generalmente credevano che il flusso di gas ad alta velocità prodotto dai buchi neri supermassicci attivi colpisse principalmente la galassia ospite in cui risiede. Poiché la dimensione del buco nero stesso è molto piccola rispetto all’intera galassia, gli astronomi credono da tempo che questo feedback energetico sia limitato principalmente ai dintorni del buco nero e all’interno della galassia ospite. Tuttavia, un gruppo di ricerca dell’Università di Tohoku, dell’Università di Kanazawa, dell’Università Metropolitana di Tokyo e di altre istituzioni ha scoperto attraverso nuove osservazioni ai raggi X che la situazione potrebbe essere completamente diversa.
I ricercatori hanno messo gli occhi sul quasar numerato H1821+643. Questo corpo celeste si trova in direzione di Draco, a circa 3,4 miliardi di anni luce dalla Terra. Si tratta di un corpo celeste estremamente luminoso guidato da un buco nero supermassiccio che sta divorando grandi quantità di gas. H1821+643 non esiste isolatamente. Si trova al centro di un ammasso di galassie e il suo nucleo buco nero rilascia continuamente energia all'ambiente circostante.
Il gruppo di ricerca ha utilizzato il satellite XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) lanciato dalla Japan Aerospace Exploration Agency nel 2023 per osservare H1821+643 e il gas ad alta temperatura che lo circonda. XRISM ha una risoluzione spettrale dei raggi X estremamente elevata e può determinare la velocità del movimento del gas e il grado di turbolenza analizzando le linee spettrali dei raggi X prodotte dagli ioni di ferro ionizzato nei gas ad alta temperatura.
I ricercatori hanno scoperto che il gas ad alta temperatura attorno al buco nero non è in uno stato statico, ma presenta un movimento turbolento molto violento. Questo movimento non è limitato all’interno della galassia ospite in cui si trova il buco nero, ma si estende a un’area a circa 300.000 anni luce di distanza dal buco nero, ben oltre la scala di una singola galassia.
A giudicare dai risultati dell'osservazione, l'energia rilasciata dal buco nero si diffonde verso l'esterno attraverso un forte deflusso di gas e continua a mescolare il gas ad alta temperatura circostante. I ricercatori hanno calcolato che l’energia trasportata da queste turbolenze è circa 100 volte maggiore rispetto alle stime precedenti, e la sua energia totale è equivalente all’energia rilasciata da miliardi di esplosioni di supernova.
Satoshi Yamada, il primo autore dello studio e assistente professore presso l'Institute of Interdisciplinary Frontier Science dell'Università di Tohoku, ha affermato che le persone di solito hanno più familiarità con l'aspetto di "inghiottimento" dei buchi neri, ma mentre accumulano gas, i buchi neri espellono anche gas ed energia verso l'esterno sotto forma di forti "venti". In passato, si pensava che questo vento fosse confinato principalmente all’interno della galassia ospite, ma questo studio mostra che la sua potenza effettiva è molto maggiore di quanto precedentemente compreso e può influenzare l’ambiente cosmico più ampio.
Questo fenomeno è di grande importanza per comprendere l'evoluzione delle galassie e degli ammassi di galassie. Sebbene i buchi neri supermassicci siano estremamente piccoli rispetto alle galassie, l’energia che rilasciano può provocare movimenti di gas su larga scala. Il movimento del gas ad alta temperatura influenzerà la distribuzione, la temperatura e la circolazione energetica della materia attorno alla galassia. Pertanto, i buchi neri potrebbero partecipare in questo modo alla regolazione dell’evoluzione dell’intera galassia e dell’ambiente circostante.
Questo tipo di processo viene spesso chiamato "feedback del buco nero". Quando il gas attorno al buco nero continua a cadere nel disco di accrescimento e alla fine viene inghiottito dal buco nero, verrà rilasciata un’energia estremamente enorme, parte della quale verrà re-iniettata nello spazio circostante sotto forma di radiazioni, getti o deflussi di gas ad alta velocità. Questo feedback può riscaldare il gas circostante e inibire parte del gas dall’ulteriore raffreddamento e dalla formazione di nuove stelle, quindi è considerato uno dei meccanismi importanti per spiegare l’evoluzione delle galassie.
Ciò che è particolarmente importante in questa osservazione è che i ricercatori non solo hanno scoperto il forte deflusso di energia prodotto dal buco nero, ma hanno anche tracciato direttamente i segni dell'impatto di questa energia sull'ambiente su larga scala. Il gruppo di ricerca ritiene che ciò equivalga alla prima chiara dimostrazione che i buchi neri possono influenzare l’ambiente cosmico più ampio attraverso una “onda d’urto” estremamente potente.
Il documento di ricerca sottolinea che il gas ad alta temperatura nella regione di H1821+643 mostra un allargamento della linea spettrale più evidente rispetto ai tipici ammassi di galassie, il che significa che c'è una forte turbolenza all'interno del gas. Attraverso un’analisi dettagliata delle linee spettrali dei raggi X degli ioni ferro, i ricercatori sono stati in grado di determinare che questi movimenti di gas non erano disturbi ordinari all’interno dell’ammasso di galassie, ma erano strettamente correlati all’energia rilasciata dal quasar centrale.
Questo risultato cambia ulteriormente la comprensione degli scienziati della relazione tra i buchi neri e l'ambiente circostante. In passato, i buchi neri sono stati spesso descritti come una sorta di “trappola gravitazionale” cosmica che inghiotte continuamente la materia, ma in realtà i buchi neri supermassicci che si stanno attivamente accumulando potrebbero anche essere fonti di produzione di energia estremamente potenti nell’universo. Possono trasportare enormi quantità di energia dalle loro vicinanze fino a centinaia di migliaia di anni luce di distanza, influenzando così il movimento del gas in altre galassie e persino in interi ammassi di galassie.
I ricercatori hanno affermato che in futuro saranno necessarie ulteriori osservazioni per determinare ulteriormente quanto spazio può influenzare il feedback del buco nero e come questo trasferimento di energia modifica la circolazione della materia e degli elementi nell'ammasso di galassie. Poiché le apparecchiature di osservazione dei raggi X ad alta risoluzione come XRISM continuano a funzionare, ci si aspetta che gli astronomi studino i buchi neri supermassicci più attivi e confrontino i deflussi prodotti da diversi buchi neri e la loro portata di influenza.
Questo risultato della ricerca è stato pubblicato sulla rivista "Nature Astronomy" il 28 luglio 2026. I risultati della ricerca mostrano che i buchi neri supermassicci nell'universo non sono solo la fine della materia, ma potrebbero anche essere un importante motore per il trasporto di enormi quantità di energia nell'ambiente cosmico. Un buco nero molto più piccolo della galassia ospite può spingere l’energia equivalente all’esplosione di miliardi di stelle fino a 300.000 anni luce di distanza. Il feedback energetico su questa scala sta diventando un indizio importante per comprendere l’evoluzione della struttura dell’universo.
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