LO STUDIO È PUBBLICATO SU “SCIENCE”

Lo strano caso del buco nero “storto”

Alcuni scienziati dell'Università di Turku hanno scoperto un sistema binario dove risiede un buco nero il cui asse di rotazione è inclinato di oltre 40 gradi rispetto all'asse dell'orbita del sistema binario. Si tratta della prima misurazione affidabile che evidenzia una così grande differenza tra i due assi di rotazione. La scoperta sfida i modelli teorici attuali della formazione di buchi neri

     01/03/2022
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Rappresentazione artistica del sistema binario a raggi X Maxi J1820+070 contenente un buco nero (piccolo punto nero al centro del disco gassoso) e una stella compagna. Uno stretto getto è diretto lungo l’asse di rotazione del buco nero, che è fortemente disallineato rispetto all’asse di rotazione dell’orbita. Crediti: R. Hynes

Alcuni ricercatori dell’Università di Turku, in Finlandia, hanno scoperto un sistema binario molto particolare, Maxi J1820+070, dove risiede un buco nero stellare il cui asse di rotazione è inclinato di oltre 40 gradi rispetto all’asse dell’orbita del sistema binario stesso. Si tratta della prima misurazione affidabile che evidenzia una così grande differenza tra i due assi di rotazione.

Spesso, nei sistemi binari in cui sono presenti oggetti più piccoli in orbita attorno a un corpo centrale massiccio, l’asse di rotazione di questo corpo è pressoché allineato con il piano dell’orbita dei suoi satelliti. Ciò è vero anche per il Sistema solare, dove i pianeti orbitano attorno al Sole su un piano che coincide grosso modo con il piano equatoriale del Sole: l’inclinazione dell’asse di rotazione del Sole rispetto all’asse orbitale della Terra è di soli sette gradi.

«La previsione di allineamento, in larga misura, non vale per gli oggetti bizzarri come le binarie a raggi X di buchi neri. I buchi neri in questi sistemi si sono formati a seguito a un cataclisma cosmico: il collasso di una stella massiccia. Ora vediamo il buco nero trascinare materia dalla vicina stella compagna più leggera, in orbita attorno a esso. Vediamo le brillanti radiazioni ottiche e X come l’ultimo sospiro del materiale in caduta, e anche le emissioni radio dei getti relativistici espulsi dal sistema», spiega Juri Poutanen, professore di astronomia all’Università di Turku e primo autore della pubblicazione.

Osservando questi getti, i ricercatori sono stati in grado di determinare in modo molto accurato la direzione dell’asse di rotazione del buco nero. Quando la quantità di gas in caduta nel buco nero dalla stella compagna è iniziata a diminuire, la luminosità si è affievolita e gran parte della luce nel sistema proveniva dalla stella compagna. In questo modo, i ricercatori sono stati in grado di misurare l’inclinazione dell’orbita utilizzando tecniche spettroscopiche. «Per determinare l’orientamento 3D dell’orbita, è inoltre necessario conoscere l’angolo di posizione del sistema rispetto al cielo, ovvero come è girato il sistema rispetto al nord del cielo. Questo è stato misurato utilizzando tecniche polarimetriche», afferma Poutanen.

I risultati – pubblicati sulla rivista Science – aprono interessanti prospettive per gli studi sulla formazione dei buchi neri e sull’evoluzione di tali sistemi, poiché in molti scenari di formazione di buchi neri e di evoluzione binaria è difficile ottenere un tale disallineamento estremo.

«La differenza di oltre 40 gradi tra l’asse orbitale e lo spin del buco nero è del tutto inaspettata. Gli scienziati, modellando il comportamento della materia in uno spaziotempo curvo attorno a un buco nero, hanno spesso ritenuto che questa differenza fosse molto piccola. I modelli attuali sono già molto complessi e ora le nuove scoperte ci costringono ad aggiungere una nuova dimensione al sistema», conclude Poutanen.

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