IL LAVORO PUBBLICATO SU SCIENCE

Buchi neri: molto attraenti, poco magnetici

La mappa del campo magnetico realizzata da un team di astronomi nei dintorni del buco nero nel sistema binario V404 Cygni presenta valori dell’intensità del campo magnetico fino a quattrocento volte inferiore a quelli attesi. Piergiorgio Casella (Inaf): «È un risultato senza precedenti, che apre la strada ad una comprensione maggiore di ciò che avviene attorno a questi oggetti misteriosi»

Rappresentazione artistica del disco di accrescimento del buco nero nel sistema V404 Cygni. Crediti: Gabriel Pérez, Smm (Iac)

Una delle proprietà che caratterizza i buchi neri è la loro intensa forza di attrazione gravitazionale. Entro la distanza delimitata dal loro orizzonte degli eventi, nulla sfugge loro, nemmeno la luce. Se in fatto di gravità i buchi neri sono i primi della classe, lo stesso sembra non si possa dire sui campi magnetici che si vengono a creare intorno a essi. Uno studio pubblicato nell’ultimo numero della rivista Science mostra che questi oggetti celesti hanno un campo magnetico decisamente inferiore a quanto finora atteso. Il lavoro, guidato da ricercatori dell’Università della Florida e al quale hanno partecipato Piergiorgio Casella e Matteo Bachetti dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), presenta i risultati della mappa magnetica dei dintorni del buco nero nel sistema binario V404 Cygni, che indicano valori dell’intensità del  campo magnetico fino a quattrocento volte inferiore a quelli attesi.

V404 Cygni si trova a circa 7.800 anni luce dalla Terra in direzione della costellazione del Cigno. La sua caratteristica più particolare è che emette lampi di luce improvvisi e intensi, e questi picchi di attività corrispondono a fasi durante le quali attira a sé e inghiotte materiale dalla propria compagna. Il buco nero in V404 Cygni ha una massa di circa dieci volte quella del Sole ed è legato gravitazionalmente ad una stella “normale”, simile al nostro Sole, da cui sta risucchiando parte del materiale di cui è costituita. Nel suo viaggio verso il buco nero, questa materia cade con un moto spiraleggiante formando attorno a esso quello che prende il nome di disco di accrescimento, delle dimensioni dell’ordine di diverse migliaia di chilometri. In questo precipitare, la materia si surriscalda e nella corona calda che si forma nella vicinanze del buco nero essa può raggiungere temperature fino a centinaia di milioni di gradi, emettendo radiazione di alta energia, sotto forma di raggi X e gamma.  Il materiale viene quindi in parte espulso attraverso due getti che si allontanano in direzioni opposte con velocità prossime a quella della luce.

«L’utilizzo di strumenti di ultima generazione, e di tecniche di analisi molto sofisticate, ci ha permesso di osservare fenomeni fisici che avvengono vicinissimi a un buco nero con un livello di dettaglio mai raggiunto prima», spiega Casella, in forza all’Osservatorio astronomico di Roma dell’Inaf. «Il buco nero ha “sparato” degli elettroni energetici, che immersi in un campo magnetico hanno emesso radiazione a tutte le lunghezza d’onda, perdendo così energia e raffreddandosi. Noi abbiamo seguito questi elettroni, osservando il loro rapido raffreddamento e misurando quindi il campo magnetico vicino al buco nero. È un risultato senza precedenti, che apre la strada ad una comprensione maggiore di ciò che avviene attorno a questi oggetti misteriosi».

Gli autori dello studio hanno ricavato le misurazioni del campo magnetico di V404 Cygni dai dati raccolti nel 2015 durante una violenta esplosione di energia legata all’emissione di getti dal buco nero. L’evento è stato osservato simultaneamente a molte lunghezze d’onda, utilizzando il satellite NuStar della Nasa nella banda dei raggi X, il William Herschel Telescope (Wht) in banda della luce visibile, l’Arcminute Microkelvin Imager (Ami) nelle onde radio e il Gran Telescopio Canarias (Gtc) – il più grande telescopio ottico-infrarosso al mondo, situato al Roque de los Muchachos nelle Isole Canarie – nell’infrarosso.

«Questa sorgente si è rivelata una miniera d’oro», commenta Bachetti, ricercatore dell’Osservatorio astronomico di Cagliari dell’Inaf, che insieme a Casella, Federico Vincentelli e altri colleghi è stato recentemente coautore di un altro articolo su V404 del quale abbiamo parlato su Media Inaf. «La sua altissima luminosità ha permesso in pochissimo tempo di far avanzare in maniera sostanziale la nostra conoscenza di come si comporta la materia che gira intorno ai buchi neri, dandoci nuovi elementi per capire come mai parte di questa materia venga lanciata via ad altissima velocità invece di caderci dentro».

Per saperne di più:

  • Leggi su Science l’articolo “A precise measurement of the magnetic field in the corona of the black hole binary V404 Cygni“, di Yigit Dallilar, Stephen S. Eikenberry, Alan Garner, Richard D. Stelter, Amy Gottlieb, Poshak Gandhi, Piergiorgio Casella, Vik S. Dhillon, Tom R. Marsh, Stuart P. Littlefair, Liam Hardy, Rob Fender, Kunal Mooley, Dominic J. Walton, Felix Fuerst, Matteo Bachetti, A. J. Castro-Tirado, Miguel Charcos, Michelle L. Edwards, Nestor M. Lasso-Cabrera, Antonio Marin-Franch, S. Nicholas Raines, Kendall Ackley, John G. Bennett, A. Javier Cenarro, Brian Chinn, H. Veronica Donoso, Raymond Frommeyer, Kevin Hanna, Michael D. Herlevich, Jeff Julian, Paola Miller, Scott Mullin, Charles H. Murphey, Chris Packham, Frank Varosi, Claudia Vega, Craig Warner, A. N. Ramaprakash, Mahesh Burse, Sujit Punnadi, Pravin Chordia, Andreas Gerarts, Héctor de Paz Martín, María Martín Calero, Riccardo Scarpa, Sergio Fernandez Acosta, William Miguel Hernández Sánchez, Benjamin Siegel, Francisco Francisco Pérez, Himar D. Viera Martín, José A. Rodríguez Losada, Agustín Nuñez, Álvaro Tejero, Carlos E. Martín González, César Cabrera Rodríguez, Jordi Molgó, J. Esteban Rodriguez, J. Israel Fernández Cáceres, Luis A. Rodríguez García, Manuel Huertas Lopez, Raul Dominguez, Tim Gaggstatter, Antonio Cabrera Lavers, Stefan Geier, Peter Pessev e Ata Sarajedini