lunedì 6 luglio 2009

Qualche considerazione sulla scoperta del terzo tipo di gamma-ray AGN

Il tuo giudizio : 
Come forse ricordate, a fine maggio ci furono un paio di comunicati stampa NASA e INAF relativi alla scoperta, con Fermi/LAT, di un nuovo tipo di nucleo galattico attivo (AGN) emettitore di raggi gamma (si veda il post di Roberto del 29 maggio scorso). Vorrei qui aggiungere qualche nota, per cercare di spiegare meglio di che si tratta e perché è una cosa veramente nuova, che può avere un notevole impatto sui modelli unificati dei nuclei galattici attivi. Infatti, ho riscontrato che il comunicato stampa NASA, che ha messo la scoperta di questo nuovo tipo di gamma-ray AGN insieme all'osservazione di una radiogalassia sempre con Fermi/LAT, ha generato un po' di confusione: molti infatti hanno pensato che il nuovo tipo di AGN fosse anch'esso una radiogalassia.



Nella figura che riporto qui sopra, realizzata dall'amico e collega Gabriele Ghisellini, è riportata l'emissione di radiazione elettromagnetica da diversi tipi di AGN. Si va dalle frequenze radio (1 GHz = 1E+9 Hz) fino ai raggi gamma (1 GeV = 2E+23 Hz), che sono riportate in ascissa, su scala logaritmica. Sull'asse delle ordinate, c'è invece la potenza emessa (luminosità).

Nella parte alta del grafico (le linee di diverso colore) si trovano i blazars: i quasar, che sono i blazar che hanno maggiore potenza, sono nella parte alta del grafico (indicati con le linee nera e rossa). I BL Lac, che sono i blazar di minore potenza, sono invece nella parte intermedia del grafico (linee ciano e blu). Le radiogalassie sono invece con potenza ancora minore e sono quindi nella parte bassa del grafico, in cui sono riportati i punti per le più potenti sorgenti (Centaurus A, M87 e NGC 6251), che però sono sempre meno potenti dei blazars. Mettendo i dati osservativi di PMN J0948+0022 (i punti arancioni) sul grafico, si vede chiaramente che siamo ben al di sopra della regione delle radiogalassie e siamo nel bel mezzo della regione dei blazars, in particolare nella parte "bassa" dei quasar. Quindi, dal punto di vista della potenza emessa nello spettro elettromagnetico sembrerebbe che PMN J0948+0022 sia un quasar, anche se un po' fiacco.

Tuttavia, sappiamo che gli spettri ottici dei quasar presentano delle linee di emissione (in particolare dell'idrogeno e dell'ossigeno) il cui profilo è allargato dal moto intorno alla singolarità spaziotemporale centrale. Dalle caratteristiche di queste linee è stato possibile inferire che ci sono due regioni dove vengono emesse. Una regione più interna, chiamata Broad Line Region (BLR) e una più esterna, la Narrow-Line Region (NLR). La prima è caratterizzata da plasma di elevata densità (>1E+9 cm^-3) e che si muove a velocità maggiori di 2000 km/s (mediamente intorno ai 10000 km/s). La seconda è invece composta di plasma di bassa densità (1E+3 - 1E+6 cm^-3) e velocità minori di 2000 km/s, con valori medi intorno al centinaio di km/s. La differenza nelle velocità del plasma è dovuta alla differente distanza dalla singolarità centrale: la BLR è più vicina e quindi si muove più velocemente, mentre la NLR è più lontana e quindi più lenta.

Ora, la particolarità che distingue PMN J0948+0022 dagli altri quasar è quella di avere le linee emesse dalla BLR più strette, cioè che indicano una velocità di soli 1500 km/s. Uno sarebbe portato a pensare che allora stiamo osservando le linee della NLR e magari quelle della BLR non le vediamo perché oscurate da polvere o da regioni molecolari fredde. Tuttavia, altre caratteristiche nello spettro ottico ci dicono che questa sorgente non è oscurata da alcunché e che le linee di emissione che osserviamo vengono proprio dalla BLR. Nonostante questo, sono più strette del normale.

Quindi, non si tratta di una radiogalassia, né di un quasar come gli altri. PMN J0948+0022 è la prima sorgente di una nuova classe di AGN che emettono raggi gamma: infatti, ne sto scoprendo delle altre man mano che Fermi accumula dati. Queste altre, saranno poi comunicate in successivi articoli.

Con altri colleghi stiamo poi cercando di capire quali sono le conseguenze di questa scoperta sui modelli unificati degli AGN, che non prevedevano questa "sorpresa". Dico esplicitamente che non ho risposte da darvi, come ho anche detto al mio intervento al congresso di Como di fine giugno. E simili dubbi coinvolgono anche altri colleghi seriamente interessati a capire. Come ha detto Annalisa Celotti: "Ma che bestia è?". Già, cos'è? Per adesso, possiamo sicuramente dire che c'è e che è differente da ciò che si conosce oggi. Cercare di dare una risposta a questa domanda sicuramente richiederà tempo e lavoro, ma a questo proposito mi piace ricordare una battuta che Giulio Verne fà dire al Prof. Lindenbrook nel "Viaggio al centro della Terra":

La scienza non ha fretta di concludere. Non è un gioco di indovinelli.


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