PROVENIENTI DAL SISTEMA BINARIO V404 CYGNI

Getti impazziti dal buco nero a trottola

V404 Cygni, sistema binario formato da una stella e da un buco nero, è particolare a causa di un evidente disallineamento tra il disco di materiale e il buco nero al centro. Quest’ultimo emette lampi di luce improvvisi e intensi, ma è la prima volta, però, che vediamo un getto di materia accelerato da un buco nero cambiare direzione in poche ore. Allo studio pubblicato su Nature ha partecipato anche Tomaso Belloni dell'Inaf di Brera

Rappresentazione artistica delle emissioni provenienti dal buco nero del sistema binario V404 Cygni. L’orologio indica l’evoluzione nel tempo di questi getti. Ogni segmento della figura (separato dalle lancette dell’orologio) mostra i getti visti in un momento diverso, orientati in diverse direzioni. Crediti: Icrar

Guidato da James Miller-Jones dell’International Centre for Radio Astronomy Research (Icrar), un gruppo di ricercatori ha osservato nel dettaglio i getti che sfrecciano dal buco nero del sistema binario V404 Cygni, a quasi 8mila anni luce dalla Terra, in direzione della costellazione del Cigno. Pubblicato oggi sulla rivista Nature, lo studio dimostra che questi getti si comportano in un modo mai visto prima: le due emissioni di materiale si muovono ad alta velocità, probabilmente a distanza di pochi minuti l’una dall’altra, espulse dal buco nero come “spray” di plasma seguendo traiettorie anomale. Allo studio ha partecipato anche Tomaso Belloni, ricercatore all’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) di Brera.

Tra gli oggetti più estremi dell’universo, i buchi neri inglobano voracemente il materiale che gravita attorno a loro e che prima di essere inghiottito emette intensa radiazione in raggi X. Nel processo di accrescimento del buco nero, una piccola porzione di materiale viene espulsa violentemente – a velocità prossime a quella della luce – in potenti e luminosi getti di plasma caldo, che formano due colonne lungo l’asse di rotazione del buco nero.

V404 Cygni è un caso particolare a causa di un evidente disallineamento tra il disco di materiale e il buco nero. Quest’ultimo 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 a una stella simile al Sole, da cui appunto sta risucchiando parte del materiale.

«La sorgente V404 Cygni, diventata brillantissima nel 2015 (dopo più di 25 anni di quiescenza, ndr) e osservata da satelliti e telescopi di tutto il mondo, si è di nuovo rivelata un sistema importante per la nostra comprensione dei fenomeni relativi ai buchi neri», dice Belloni «È la prima volta, però, che vediamo un getto di materia accelerato da un buco nero cambiare direzione in poche ore. È l’equivalente dell’asse di una trottola che ruota troppo lentamente e oscilla, solo che in questo caso la trottola è un buco nero e chi la fa oscillare è la Relatività generale di Einstein».

Rappresentazione artistica del sistema binario V404 Cygni, che consiste in una normale stella in orbita attorno a un buco nero. Il materiale della stella cade verso il buco nero e si muove verso l’interno in un disco di accrescimento, con potenti getti lanciati dalle regioni interne vicino al buco nero. Crediti: Icrar

Quando Miller-Jones e il suo team hanno studiato questo buco nero, hanno visto che i getti si comportano in un modo imprevisto. Normalmente i getti vengono espulsi direttamente dai poli dei buchi neri, mentre questi arrivano da direzioni diverse e vengono espulsi in momenti leggermente sfalsati cambiando direzione rapidamente (circa ogni due ore).

Secondo gli esperti, il motivo di questo bizzarro comportamento andrebbe ricercato nel disco di accrescimento, cioè il disco di materiale attorno al buco nero. Il disco del sistema V404 Cygni è largo 10 milioni di chilometri e durante la brillante esplosione del 2015 l’interno del disco si è gonfiato.

I ricercatori hanno sfruttato i dati del network di radiotelescopi Very Long Baseline Array (Vlba). Visto che i getti cambiano direzione velocemente, gli esperti hanno utilizzato un approccio diverso dal solito. I ricercatori hanno prodotto 103 immagini individuali, ciascuna di circa 70 secondi, unendole in un filmato. In questo modo sono stati in grado di osservare tutti i piccoli cambiamenti del percorso dei getti.

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature l’articolo A rapidly-changing jet orientation in the stellar-mass black hole V404 Cygni, di James C. A. Miller-Jones, Alexandra J. Tetarenko, Gregory R. Sivakoff, Matthew J. Middleton, Diego Altamirano, Gemma E. Anderson, Tomaso M. Belloni, Rob P. Fender, Peter G. Jonker, Elmar G. Körding, Hans A. Krimm, Dipankar Maitra, Sera Markoff, Simone Migliari, Kunal P. Mooley, Michael P. Rupen, David M. Russell, Thomas D. Russell, Craig L. Sarazin, Roberto Soria e Valeriu Tudose

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