Sagittarius A*: da dove arriva il “cibo” del buco nero della Via Lattea?

Il buco nero supermassiccio Sagittarius A*, che si trova al centro della nostra Galassia, la Via Lattea, ha una massa equivalente a circa quattro milioni di Soli.

Di questo buco nero è sorprendente il fatto che, sebbene sia enormemente cresciuto nel corso della sua vita a tal punto da diventare supermassiccio, oggi è relativamente quieto.

In altre parole, alle osservazioni appare relativamente “inappetente” o, potremmo anche dire che la sua fame è sobria, a differenza di altri buchi neri, come i nuclei galattici attivi, che brillano per la per la loro “voracità”.

Molto meno quieto è invece l'ambiente che circonda questo buco nero, ricco di stelle, gas ionizzato, polveri, nubi di gas, il tutto futuro pasto del buco nero, caoticamente movimentato dall'attrazione gravitazionale dello stesso.

Un nuovo studio suggerisce che una parte di questo “cibo cosmico” che Sagittarius A* sta placidamente mangiando possa nascere dai venti di una stella binaria massiccia: IRS 16SW.

IRS 16SW, una possibile fabbrica di grumi di gas

Negli ultimi anni gli astronomi hanno individuato in prossimità di Sagittarius A* una serie di piccole nubi compatte di gas, chiamate le G-clouds. Queste nubi sembrano condividere una stessa orbita e quindi appartenere a uno stesso flusso, il cosiddetto G1–2–3 streamer. Secondo gli astronomi del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, autori del citato studio, le loro traiettorie simili suggeriscono un’origine comune.

Il candidato principale ad aver generato queste nubi compatte di gas è IRS 16SW, un sistema binario massiccio che ruota attorno a Sgr A*. Le due stelle producono venti stellari molto potenti, cioè espellono dalle loro atmosfere flussi di gas ad alta velocità. Questi interagendo tra loro e con il mezzo circostante possono generare grumi più densi di gas (le G clouds) che, dopo essersi sottratti al legame gravitazionale con la coppia di stelle, possono dirigersi verso il buco nero.

I risultati, basati su osservazioni infrarosse ad alta risoluzione e simulazioni numeriche sono stati presentati da un team guidato dall’astronomo Gillessen sulla rivista Astronomy & Astrophysics. Lo studio combina osservazioni infrarosse ad alta risoluzione e simulazioni numeriche per ricostruire l’origine dinamica delle nubi G clouds.

Perché il gas non cade subito nel buco nero

Il processo con cui la stella binaria IRS 16SW “alimenta” con le proprie nubi di gas Sagittarius A* è particolarmente complicato, come complesso è l’ambiente che si viene a creare nelle vicinanze di un buco nero.

Il centro galattico dove si trova il buco nero è già di per sé un ambiente caotico, ricco di stelle massicce, nubi molecolari, filamenti ionizzati e campi gravitazionali intensi che ne modificano continuamente le orbite. Le nubi prodotte dai venti stellari, che promanano dalla stella binaria, non necessariamente cadono direttamente nel buco nero. Piuttosto, secondo le simulazioni fatte, possono venire stirati dalle maree gravitazionali e perdere solo gradualmente energia orbitale sopravvivendo per tempi relativamente lunghi, prima di cadere nel buco nero.

Questo recente studio suggerisce che Sagittarius A* potrebbe nutrirsi non solo attraverso eventi drammatici, come la distruzione di una stella, ma anche tramite questo rifornimento più discreto e intermittente. Secondo le simulazioni per sostenere l’attività attuale di Sgr A*, che dicevamo essere relativamente “inappetente”, potrebbe bastare la caduta di circa l’equivalente in gas di una massa terrestre per decennio.

Le osservazioni infrarosse e le simulazioni del team del team del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics sono supportate anche da osservazioni indipendenti del JWST, che mostrano di Sgr A* in stato quiescente ma immerso in una regione ricca di strutture di gas ionizzato e polveri in rapido movimento.

Un laboratorio per capire buchi neri e galassie

Da questo, ma anche da numerosi altri studi, il nostro buco nero supermassiccio appare non isolato, ma inserito in una sorta di ecosistema in cui le stelle, evolvendo ed espellendo gas e polveri attraverso i loro venti stellari, alimentano il buco nero. Questo, dal suo canto e forte della sua attrazione gravitazionale, comanda le dinamiche sia delle stelle sia di queste nubi o grumi di gas.

In questo scenario IRS 16SW potrebbe essere considerato un laboratorio di astrofisica in cui studiare e capire come un buco nero apparentemente silenzioso continui, lentamente, ad alimentarsi. Le future osservazioni con strumenti come GRAVITY+, ERIS, ALMA e l’Extremely Large Telescope, potranno seguire meglio le orbite dei grumi, misurarne composizione, densità e velocità, e stabilire quanto materiale arrivi davvero nelle regioni più interne.

Riferimento allo studio

“The gas streamer G1–2–3 in the Galactic center” Gillessen, S. et al. Astronomy & Astrophysics, 707, A79.