TRACCIATO DEI GETTI E DELLA CORONA DI UN BUCO NERO

Batte. Forte. Il microquasar

L’analisi dei dati provenienti da osservazioni nei raggi X e in banda radio svolte nel corso di 15 anni ha permesso di capire con grande accuratezza cosa sta succedendo in un sistema composto da un buco nero e una stella. Il buco nero strappa gas dalla compagna e forma un esteso disco attorno a sé. Poi, dalla zona più spessa e vicina del disco, chiamata corona, una parte di quel gas sfugge via dal buco nero, venendo accelerata a velocità prossime a quella della luce sotto forma di getti. Tra gli autori dello studio, pubblicato oggi sulla rivista Nature Astronomy, anche Tomaso Belloni dell’Inaf

     07/03/2022
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Rappresentazione artistica di un sistema binario composto da un buco nero e una stella normale. Crediti: Eso/L. Calçada

Ci sono voluti anni e anni di osservazioni, raccolte da telescopi dallo spazio e da terra ed elaborati da un team internazionale di ricerca per risolvere una controversia scientifica incentrata sui meccanismi che portano un buco nero a emettere getti di materia e radiazione a velocità prossime a quella della luce.  Almeno per quel che riguarda Grs 1915+105, un buco nero attorno al quale orbita una stella, gli scienziati hanno compreso che esso  strappa con la sua intensa forza di attrazione gravitazionale materiale dalla sua compagna, lo attira attorno a sé scaldandolo e creando una struttura denominata corona, per poi espellere quel materiale sotto forma di getti.

«Sembra logico, ma c’è stato un dibattito durato venti anni sul fatto che la corona e il getto fossero semplicemente la stessa cosa. Ora vediamo che si formano l’uno dopo l’altro e che il getto viene prodotto dalla corona», dice Mariano Méndez del Kapteyn Institute, Università di Groningen, nei Paesi Bassi, che ha coordinato lo studio.

«È un risultato fondamentale a cui lavoriamo da anni: abbiamo dimostrato che getto e corona sono la stessa componente fisica», ribadisce Tomaso Belloni, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica che ha partecipato allo studio. «È come avere trovato la prova che Superman e Clark Kent sono la stessa persona: si assomigliano molto, ma non sono mai stati visti insieme. Noi abbiamo osservato la trasformazione di uno nell’altro».

I ricercatori hanno raccolto e analizzato 15 anni di dati da diversi telescopi. Tra gli altri, hanno utilizzato il telescopio spaziale Rossi X-ray Timing Explorer osservando il buco nero Grs 1915+105 ogni tre giorni circa e misurando la radiazione di raggi X ad alta energia emessa dalla corona. Il team ha poi combinato i dati nei raggi X con quelli raccolti dal Ryle Telescope, una serie di antenne radio a circa novanta chilometri a nord di Londra, che hanno monitorato quasi ogni giorno i segnali radio a bassa energia prodotti dal getto del buco nero.

I due stati di un buco nero. Sulla sinistra, la corona massiccia e calda (l’anello di materia rappresentato in blu) circonda il buco nero e non ci sono getti. Sulla destra, la corona (ora dal colore rosso-arancio) è più piccola e fredda e il buco nero emette due getti. Crediti: Mendez et al.

Il buco nero Grs 1915+105 non è un oggetto isolato, ma è legato gravitazionalmente a una stella normale. I due corpi celesti orbitano l’uno intorno all’altro. Questo sistema si trova nella nostra galassia a circa 36mila anni luce da noi, in direzione della costellazione dell’Aquila. Il buco nero ha una massa pari a dodici volte quella del Sole, rendendolo uno dei buchi neri stellari più massicci a oggi conosciuti.

«Ora che abbiamo dimostrato come funziona questo buco nero, si aprono nuovi interrogativi», sottolinea Belloni. «Sembra infatti che la radiazione in banda X sia più energetica di quanto atteso, considerando cioè il solo contributo termico della corona. Sospettiamo che un campo magnetico fornisca ulteriore energia. Questo campo magnetico e l’energia che lo accompagna potrebbero anche spiegare perché si formano i getti. Se il campo magnetico è caotico, la corona si riscalda. Se il campo magnetico diventa meno caotico, il materiale può sfuggire attraverso le linee di campo in un getto. Sarà davvero interessante applicare il metodo che ha portato a questa scoperta anche a buchi neri più massicci, come ad esempio quello che si trova al centro della nostra galassia».

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