LO STUDIO SU NATURE, 17 ITALIANI FRA GLI AUTORI

Colto sul fatto il buco nero cannibale

«È accaduto che un buco nero di taglia extralarge s’è mangiato una stella», è la sintesi di Gabriele Ghisellini. La prova del misfatto, avvenuto a 3.8 miliardi d’anni luce da noi e osservato per la prima volta sin dagli istanti iniziali, è un fascio ad altissima energia diretto esattamente verso la Terra.

È l’Hannibal Lecter dei buchi neri: appena s’è presentata l’occasione, non ha esitato un istante a divorarsi una stellina di passaggio. Nulla di cui inorridirsi: capitano anche episodi del genere, in quella sconfinata giungla spazio-temporale che è il nostro universo. Pare, anzi, che avvengano quasi quotidianamente. Ma questo è diverso. E la differenza è che, per la prima volta, il colpevole è stato colto in flagranza di reato. Praticamente sin dai bocconi iniziali. A incastrarlo sul fatto, il telescopio spaziale Swift della Nasa (realizzato in collaborazione con l’Italia e il Regno Unito), che grazie al suo occhio sensibile ai raggi X è riuscito a cogliere il micidiale getto ad alta energia – una sorta di rigurgito di materia, sparato a velocità prossime a quella della luce – emesso dal buco nero in seguito all’abbondante pasto.

In realtà, i sensori di XRT (il telescopio X di Swift) non hanno dovuto faticare più di tanto per cogliere l’evento: ne sono stati investiti in pieno. Il primo segnale – o flare, come lo chiamano gli scienziati – è stato captato il 28 marzo scorso, ne avevamo parlato anche su Media INAF. E da allora, pur scemando, il flusso non s’è più arrestato. Gli astronomi lo hanno osservato e analizzato per mesi, con strumenti dallo spazio e da Terra, fra i quali il Telescopio Nazionale Galileo dell’INAF. Ora due studi pubblicati sul numero del 25 agosto della rivista Nature – uno dei quali firmato fra gli altri da ben 17 astrofisici italiani, dell’INAF e dell’ASI Science Data Center – ricostruiscono in dettaglio l’incidente cosmico che ha dato origine al fenomeno.

«È accaduto che un buco nero di taglia extralarge s’è mangiato una stella», è la sintesi di Gabriele Ghisellini, dirigente di ricerca presso l’INAF-Osservatorio astronomico di Brera e fra i coautori di uno dei due articoli. «La malcapitata ha avuto la sventura d’avvicinarsi troppo al raggio d’influenza del mostro, finendo spappolata in tanti detriti e divorata in un tempo relativamente breve. In seguito a quest’ingestione, si sono formati due getti, in direzioni opposte, che trasportavano parti della stella distrutta e una notevole quantità di campo magnetico. Non solo: uno di questi getti si è diretto esattamente verso la Terra. Ed è stata proprio quest’ultima particolarità a rendere l’evento così eccezionale, perché è molto raro che il nostro pianeta venga a trovarsi al centro del mirino di questi getti spaventosamente veloci».

Cold case: ricostruzione d’un delitto a miliardi di anni di distanza

Swift J1644+57 è il nome del protagonista di questo evento straordinario: un buco nero dormiente, nel cuore d’una galassia a 3.8 miliardi d’anni luce dalla Terra, nella costellazione del Dragone, che all’improvviso si risveglia. Ed è stata proprio la distanza enorme che ci separa dal buco nero a far sì che, pur viaggiando quasi alla velocità della luce, il getto ad alta energia sia arrivato qui sulla Terra soltanto ora. L’atto di cannibalismo di Swift J1644+57 non appartiene dunque alla cronaca, bensì alla preistoria del cosmo. E incastrare il colpevole ha richiesto agli scienziati un’indagine durata parecchie settimane. Un’indagine avvincente e complessa, che Vanessa Mangano – una delle autrici della ricerca pubblicata su Nature, nonché membro del team di Swift e ricercatrice presso l’INAF-IASF di Palermo – ricostruisce in quattro passaggi:

  • Indiziato n. 1: un lampo gamma? Il primo segnale che qualcosa stava accadendo è stato un trigger, uno stato d’allerta, come i tanti che Swift genera quotidianamente quando rileva un GRB, un gamma-ray burst. Nel giro di quaranta minuti, però, Swift ha generato un secondo allarme. «Questo non è normale, i GRB di solito si manifestano una volta sola, e questo è stato il primo indizio a farci pensare che non si trattasse d’un gamma-ray burst», spiega Mangano.
  • Indiziato n. 2: una SFXT? «La forma dei flare, e il fatto che la loro l’attività continuasse a distanza di ore, ci hanno suggerito che potesse trattarsi d’un altro tipo di transiente noto, ovvero una SFXT, una super-giant fast X-ray transient: un sistema binario costituito da una stella di neutroni e una stella super-gigante, che può dare luogo a esplosioni ricorrenti e violente, molto simili a quelle che osservavamo». Ma anche questa seconda ipotesi, dopo appena 27 ore, viene meno: le osservazioni da Terra, eseguite con telescopi ottici, stabiliscono infatti che la sorgente ha un redshift troppo elevato per potersi trovare nella nostra galassia: dunque, non può essere una SFXT.
  • Indiziato n. 3: il buco nero di un AGN? «A questo punto la vicenda s’è fatta imbarazzante», ricorda Mangano. «È cominciata una sequenza di teleconferenze internazionali, fra Italia, Inghilterra e Stati Uniti, per cercare di formulare una nuova ipotesi. Dalle stime della quantità d’energia, molti di noi hanno intuito che potesse trattarsi d’un buco nero. Però non poteva trattarsi del buco nero di un AGN, un nucleo galattico attivo, perché la sua variabilità era eccessiva».
  • Finalmente il colpevole: un buco nero all’inizio della sua attività. Non rimaneva, a questo punto, che pensare sì a un buco nero, di quelli supermassicci, ma rimasto fino ad allora dormiente e colto nell’istante del risveglio. Un’ipotesi avanzata con grande cautela, perché il processo di risveglio è un fenomeno che non era mai stato osservato in precedenza. «Sono stati necessari circa una ventina di giorni per ulteriori verifiche, ma alla fine ci siamo convinti che quei flare non potessero essere dovuti ad altro che a un getto generatosi in seguito alla frammentazione d’una stella che si è avvicinata troppo al buco nero».

Swift: l’avvistatore di lampi gamma ha un occhio italiano

«Quello che Swift ha rivelato il 28 marzo scorso», spiega Paolo Giommi, direttore dell’ASI Science Data Center, «è un evento unico, previsto dai modelli teorici ma mai osservato prima, né da Terra né dallo spazio. Per scoprirlo c’è voluto un satellite dedicato alla rivelazione delle esplosioni cosmiche, che avvengono soprattutto nella banda dei raggi X o dei raggi gamma, e alcuni anni di ascolto ininterrotto». Lanciato nel novembre del 2004 e progettato proprio per riconoscere e reagire con immediatezza al verificarsi dei fenomeni più violenti dell’universo, Swift è in orbita dal 2004. «A Swift contribuiscono sia INAF che ASI», ricorda Gianpiero Tagliaferri, responsabile scientifico del team italiano del satellite e fra i coautori di uno degli articoli pubblicati su Nature. «In particolare, l’Italia fornisce gli specchi del telescopio X (XRT) e la stazione di terra di Malindi. Il team italiano, inoltre, fornisce il software scientifico per la riduzione dei dati di XRT e partecipa alla gestione scientifica del satellite, garantendo l’immediata diffusione delle informazioni scientifiche sulle nuove sorgenti, in particolare i GRB».

Per saperne di più:

Guarda l’animazione realizzata dalla Nasa:

Fonte: Media INAF | Scritto da Marco Malaspina