LA NUBE COSMICA LAMPEGGIA IN SINCRONIA CON IL BUCO NERO

Pulsazioni gamma dalla costellazione dell’Aquila

Da una nube di gas poco appariscente a 100 anni luce di distanza dal noto microquasar Ss433, è stato osservato un segnale gamma che pulsa come il battito di un cuore, sincronizzato con la precessione del disco di accrescimento del buco nero di Ss433. Tutti i dettagli della scoperta – e un’ipotesi per spiegare l’origine della strana emissione – su Nature Astronomy

     17/08/2020
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Il microquasar Ss 433 (sullo sfondo) oscilla con un periodo di 162 giorni. La piccola nube di gas identificata come Fermi J1913 + 0515 (in primo piano), distante circa 100 anni luce dal buco nero, pulsa con lo stesso ritmo nei raggi gamma, suggerendo una connessione diretta. Ma come il microquasar sia in grado di guidare questo battito della nube di gas è ancora un mistero. Crediti: Desy, Science Communication Lab

Gli scienziati hanno rilevato un misterioso battito di raggi gamma proveniente da una nube di gas nella costellazione dell’Aquila. La nube, poco appariscente, pulsa con lo stesso ritmo della precessione che caratterizza un vicino buco nero, il che indica una chiara connessione tra i due oggetti, come riportato su Nature Astronomy dal team guidato da Jian Li del Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy e da Diego F. Torres dell’Institute of Space Sciences (Ieec-Csic). Come faccia il buco nero a essere responsabile del battito gamma di una nube posta a circa 100 anni luce di distanza da lui rimane un mistero, anche se qualche ipotesi i ricercatori l’hanno proposta.

Il gruppo di ricerca – composto da scienziati provenienti da Germania, Spagna, Cina e Stati Uniti – ha analizzato più di dieci anni di dati del telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della Nasa, relativi a un oggetto molto particolare: un famoso microquasar. Il sistema è catalogato come Ss 433 e si trova nella Via Lattea, a circa 15mila anni luce di distanza dalla Terra. Consiste di una stella gigante – la cui massa è circa 30 volte la massa del Sole – e un buco nero di circa 10-20 masse solari. I due oggetti orbitano l’uno attorno all’altro con un periodo di 13 giorni, e intanto il buco nero attira e fagocita la materia dalla stella gigante.

«Questo materiale, prima di cadere nel buco nero, si accumula in un disco di accrescimento, come l’acqua nel vortice dello scarico di una vasca da bagno», spiega Li. «Tuttavia, una parte di quella materia non cade nello “scarico” ma viene espulsa ad alta velocità in due stretti getti, lungo direzioni opposte, sopra e sotto il disco di accrescimento rotante». Questa configurazione è piuttosto comune nelle galassie attive chiamate quasar, caratterizzate da mostruosi buchi neri con milioni di masse solari posti nei loro centri, che “sparano” nel cosmo getti di decine di migliaia di anni luce. Poiché Ss 433 sembra una versione ridotta di questi quasar, è stata soprannominata micro-quasar. Le particelle ad alta velocità e i campi magnetici ultra forti presenti nel getto, producono raggi X e raggi gamma.

«Il disco di accrescimento non si trova esattamente nel piano dell’orbita dei due oggetti. Precessa – o oscilla – come una trottola, posizionata inclinata su un tavolo», dice Torres. «Di conseguenza, i due getti spiraleggiano nello spazio circostante, piuttosto che formare una linea retta».

La precessione dei getti del buco nero ha un periodo di circa 162 giorni. Un’analisi meticolosa ha rivelato un segnale gamma con lo stesso periodo da una posizione situata relativamente lontano dai getti del micro quasar, etichettata dagli scienziati come Fermi J1913+0515. Si trova in corrispondenza a un aumento poco significativo di gas, una nube davvero poco appariscente. I periodi coerenti indicano che l’emissione della nube di gas è alimentata dal microquasar.

«Trovare una connessione così univoca tramite la tempistica, a circa 100 anni luce dal micro quasar e non lungo la direzione dei getti, è tanto inaspettato quanto sorprendente», afferma Li. «Ma il modo in cui buco nero alimenta la pulsazione evidente nella nube di gas non è chiaro». L’illuminazione periodica diretta del getto sembra improbabile.

L’alternativa esplorata dal team si basa sull’impatto di protoni veloci (i nuclei degli atomi di idrogeno) prodotti alle estremità dei getti o vicino al buco nero, e iniettati nella nube, dove queste particelle subatomiche colpiscono il gas e producono raggi gamma. I protoni potrebbero anche far parte di un flusso di particelle veloci provenienti dal bordo del disco di accrescimento. Ogni volta che questo flusso colpisce la nube di gas, produce raggi gamma, il che spiegherebbe il suo strano battito. «Energeticamente, l’uscita dal disco potrebbe essere potente quanto quella dei jet e si crede che precessi in modo sincrono con il resto del sistema», spiega Torres.

Ulteriori osservazioni e lavori teorici sono necessari per spiegare completamente lo strano battito gamma di questo sistema unico. «Ss 433 continua a stupire gli osservatori a tutte le frequenze e, nello stesso modo, i teorici», sottolinea Li. «È certo che fornirà un banco di prova per gli anni a venire, per le nostre idee sulla generazione e propagazione dei raggi cosmici vicino al micro quasar».

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