Nel grande silenzio dell’universo, dove le stelle sembrano immobili, agiscono in realtà forze e correnti invisibili. Ambienti estremi dove il vento di una stella incontra il flusso di energia prodotto da un buco nero, deviandolo e modellandolo come il vento che piega il getto d’acqua di una fontana.
In questi luoghi la gravità non si limita a catturare la materia, ma la trasforma e la rimanda nello spazio sotto forma di potenti getti di energia. È il caso di Cygnus X-1: un sistema composto da un buco nero e una stella supergigante che orbitano l’uno attorno all’altra in appena 5,6 giorni, capace di produrre flussi di energia che viaggiano a circa metà della velocità della luce, ovvero 150mila km al secondo.
Lo riporta un nuovo studio guidato dal Curtin Institute of Radio Astronomy (Cira), in collaborazione con l’International Centre for Radio Astronomy Research (Icrar) e l’Università di Oxford, pubblicato oggi su Nature Astronomy. I ricercatori hanno utilizzato una rete globale di radiotelescopi, combinati tramite la tecnica Vlbi (Very Long Baseline Interferometry), per osservare con grande precisione i getti del sistema.
Il forte vento della stella supergigante spinge i getti prodotti dal buco nero allontanandoli dalla stella. Per questo la direzione dei getti – come mostrato in questa rappresentazione artistica – cambia mentre il buco nero e la stella supergigante orbitano l’uno attorno all’altro. Crediti: Icrar
I risultati non solo hanno permesso di determinare la velocità dei getti del buco nero nel sistema di Cygnus X-1, pari come dicevamo a circa metà della velocità della luce, ma mostrano anche che questi flussi raggiungono una potenza equivalente a quella di circa diecimila soli. Si tratta della prima misura diretta della loro potenza istantanea, invece di una stima basata su valori medi su tempi lunghi.
«Uno dei risultati principali della nostra ricerca è che circa il dieci per cento dell’energia rilasciata dalla materia che precipita verso il buco nero viene trasportata dai getti», spiega il primo autore dello studio, Steve Prabu, dell’Università di Oxford. «È ciò che già si ipotizzava nei modelli su larga scala dell’universo, ma prima d’ora è stato difficile confermarlo attraverso le osservazioni».
La direzione del getto radio cambia continuamente mentre il buco nero e la stella orbitano l’uno attorno all’altra, un effetto dovuto all’interazione con i potenti venti della stella supergigante. Crediti: Icrar
I ricercatori sono riusciti a effettuare la misurazione analizzando una sequenza di immagini in cui i getti appaiono costantemente deviati in direzioni diverse – e per questo soprannominati “getti danzanti” – dai potenti venti della stella supergigante, mentre quest’ultima e il buco nero orbitano l’una attorno all’altro.
I metodi usati in passato riuscivano a stimare solo la potenza media dei getti su tempi molto lunghi, da migliaia fino a milioni di anni. Per questo motivo era difficile confrontarla con l’energia dei raggi X, che invece viene emessa pressoché istantaneamente dalla materia che cade nel buco nero. Un passaggio decisivo che rende Cygnus X-1 un laboratorio naturale della fisica estrema. Come infatti sottolineano gli autori dello studio, poiché le teorie indicano che la fisica attorno ai buchi neri è simile in sistemi molto diversi tra loro, questa nuova misura può essere usata come punto di riferimento. In tal modo diventa possibile comprendere meglio i getti sia nei buchi neri di massa pari a dieci volte quella del Sole sia in quelli enormi, fino a dieci milioni di volte più massicci.
In questo scenario, il buco nero non è più soltanto un punto di non ritorno, ma un motore cosmico che trasforma il caos gravitazionale in energia diretta nello spazio, lasciando dietro di sé non silenzio, ma una scia di luce e materia in movimento in grado di modellare l’evoluzione delle galassie.
Per saperne di più:
- Leggi su Nature Astronomy, l’articolo “A jet bent by a stellar wind in the black hole X-ray binary Cygnus X-1” di Steve Prabu, James C.A. Miller-Jones, Arash Bahramian, Valenti Bosch-Ramon, Sebastian Heinz, Steven J. Tingay, Callan M. Wood, Alexandra Tetarenko, Tyrone N. O’Doherty e Valeriu Tudose
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