Perché alcune delle galassie più grandi dell’universo sembrano avere molte meno stelle del previsto? È una domanda che tormenta gli astronomi da anni, e adesso i venti dei buchi neri emergono come i principali sospettati. Un gruppo di ricercatori, guidato dall’Università del Michigan, ha trovato prove piuttosto solide osservando la galassia NGC 4151 grazie alla missione spaziale XRISM, un progetto congiunto delle agenzie spaziali giapponese (JAXA), NASA ed ESA. Quello che hanno scoperto è, a dirla tutta, affascinante e un po’ inquietante: i buchi neri supermassicci al centro di queste galassie non si limitano a inghiottire materia, ma generano flussi di gas talmente potenti da spazzare via il materiale grezzo necessario per far nascere nuove stelle.

Il punto di partenza è noto: secondo i modelli attuali, le galassie più massicce dovrebbero contenere molta più massa stellare di quella che gli astronomi effettivamente osservano. Qualcosa, insomma, sta frenando la formazione stellare. La dottoranda Xin “Cindy” Xiang ha utilizzato i dati raccolti da XRISM per indagare su una delle spiegazioni più accreditate, e le evidenze puntano dritte verso i buchi neri e i loro dischi di accrescimento.

Come funzionano i venti generati dai buchi neri supermassicci

La maggior parte delle persone associa i buchi neri a oggetti dalla gravità talmente estrema che nemmeno la luce riesce a sfuggire. Vero, ma non è tutta la storia. Quando gas e polveri spiraleggiano verso un buco nero, formano un disco di accrescimento che emette quantità enormi di energia, compresi raggi X potentissimi. Questo disco è uno degli ambienti più energetici dell’intero universo: la materia in caduta viene riscaldata dalla gravità e dall’attrito fino a diventare plasma rovente. E qui arriva la parte cruciale: il disco può lanciare veri e propri flussi di materia verso l’esterno, venti così violenti da espellere il gas dalla galassia stessa.

XRISM, lanciata nel 2023 e operativa scientificamente dall’autunno 2024, offre una risoluzione energetica circa dieci volte superiore rispetto alle missioni precedenti. Questo ha permesso di studiare NGC 4151 con un livello di dettaglio senza precedenti. La galassia, situata a poco più di 50 milioni di anni luce dalla Terra, ospita al suo centro un nucleo galattico attivo (AGN) dove un buco nero supermassiccio sta attivamente divorando materia. Un laboratorio cosmico ideale, praticamente.

Una nuova connessione temporale tra raggi X e venti galattici

Xiang ha presentato i risultati al 248esimo meeting dell’American Astronomical Society a Pasadena, in California, proponendo un metodo innovativo per determinare quando i venti più potenti di NGC 4151 si attivano. Analizzando centinaia di giorni di osservazioni XRISM, la ricercatrice si è concentrata sui momenti in cui l’emissione di raggi X della galassia aumentava sotto forma di brillamenti, e su come il segnale evolveva nelle ore successive.

Combinando misurazioni di luminosità e “durezza” dei raggi X (una proprietà paragonabile al colore nella luce visibile), Xiang ha creato una nuova metrica battezzata “cindicity”, un gioco di parole legato al suo soprannome Cindy. Ed ecco la scoperta sorprendente: i venti più veloci non si manifestano durante i brillamenti stessi, ma circa 10.000 secondi dopo, poco meno di tre ore. I flussi più intensi compaiono quando i raggi X sono duri ma relativamente deboli.

Questa è la prima connessione temporale diretta tra l’attività in raggi X e i venti galattici che soffiano dal disco di accrescimento. Uno strumento prezioso per capire come i buchi neri influenzano l’evoluzione delle galassie, e forse per spiegare quel deficit di stelle che da tempo lascia perplessi gli astronomi di tutto il mondo.

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Una stella visibile a occhio nudo nella costellazione di Cassiopea ha tenuto in scacco la comunità astronomica per mezzo secolo. Gamma Cassiopeiae, nota anche come γ Cas, emette raggi X con un’intensità del tutto anomala per una stella della sua categoria. Ora, grazie al telescopio spaziale giapponese XRISM, un gruppo di ricercatori guidato dall’Università di Liegi ha finalmente trovato la risposta: nascosta nell’ombra della stella principale si cela una nana bianca compagna, che attira materia e genera temperature spaventose. La scoperta, pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophysics nel marzo 2026, chiude un capitolo rimasto aperto dal 1976 e apre prospettive nuove nello studio dei sistemi binari.

Gamma Cassiopeiae fu la prima stella classificata come Be, categoria individuata nel 1866 dall’astronomo italiano Angelo Secchi. Queste stelle massicce ruotano a velocità elevatissime e scaraventano materiale nello spazio, formando un disco che si può rilevare attraverso lo spettro ottico. Il problema è che γ Cas produce raggi X circa quaranta volte più potenti rispetto a stelle simili, con temperature del plasma che superano i 100 milioni di gradi. Una roba fuori scala, insomma. Negli anni successivi sono state trovate una ventina di stelle con comportamenti analoghi, ribattezzate “analoghi di Gamma Cassiopeiae”. Per decenni, però, nessuno riusciva a spiegare con certezza da dove arrivasse tutta quell’energia.

Le ipotesi in campo e la svolta con XRISM

Le teorie si erano moltiplicate. Qualcuno parlava di riconnessione magnetica locale tra la superficie della stella e il suo disco. Altri puntavano su un compagno nascosto: una stella privata dei suoi strati esterni, una stella di neutroni oppure una nana bianca in fase di accrescimento. Le prime due opzioni erano già state scartate perché i dati osservativi non tornavano. Restavano in piedi la pista magnetica e quella della nana bianca, ma distinguerle era praticamente impossibile con gli strumenti disponibili fino a poco tempo fa.

La svolta è arrivata con Resolve, un microcalorimetro ad altissima precisione montato a bordo di XRISM. Il team ha raccolto dati in tre momenti distinti: dicembre 2024, febbraio 2025 e giugno 2025, coprendo l’intera orbita del sistema, che dura 203 giorni. Le firme spettrali del plasma ad altissima temperatura cambiavano velocità seguendo il moto orbitale della nana bianca, non quello della stella Be. Per la prima volta esisteva una prova diretta che il plasma responsabile dei raggi X appartiene alla compagna compatta e non alla stella principale.

Una nana bianca magnetica e una nuova classe di sistemi stellari

Le osservazioni hanno anche rivelato qualcosa sulla natura della nana bianca. La larghezza moderata delle righe spettrali, nell’ordine dei 200 km/s, esclude che si tratti di una nana bianca priva di campo magnetico. In quel caso, la materia cadrebbe verso l’interno attraverso regioni del disco in rapida rotazione, producendo segnali molto più ampi. I risultati puntano invece verso una nana bianca magnetica, dove il disco viene interrotto e il campo magnetico indirizza il materiale verso i poli.

Gamma Cassiopeiae e le sue analoghe appartengono dunque a una classe di sistemi binari Be più nana bianca che era stata prevista da tempo ma mai osservata con chiarezza. Il fenomeno riguarda circa il 10% delle stelle Be massive, una percentuale inferiore a quanto i modelli teorici avessero stimato. Questa discrepanza, come ha sottolineato l’astronoma Yaël Nazé, suggerisce la necessità di rivedere i modelli di evoluzione binaria, soprattutto per quanto riguarda l’efficienza del trasferimento di massa tra le componenti. E non è un dettaglio accademico: comprendere come evolvono questi sistemi è fondamentale anche per interpretare le onde gravitazionali, che nascono proprio dalla morte di binarie massive.

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