venerdì, Giugno 14, 2024

Un buco nero si sta comportando in un modo mai visto prima

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A circa 850 milioni di anni luce da noi, al centro di una galassia nota come Asassn-20qc, c’è un buco nero supermassiccio che ha cominciato a comportarsi in modo strano: ogni 8,3 giorni erutta getti di gas, come se avesse il singhiozzo. Tale fenomeno, sostiene la coalizione internazionale che ha condotto la ricerca, non è mai stato osservato prima e può essere spiegato con la presenza di un secondo buco nero molto più piccolo che, orbitando attorno al primo, perfora periodicamente il suo disco di accrescimento e, come un’ape che passa attraverso una nuvola di polline, genera sbuffi di materiale. Lo studio, pubblicato su Science Advances, mette in discussione l’immagine convenzionale dei dischi di accrescimento, al cui interno potrebbero nascondersi anche altri buchi neri e stelle.

Quando una galassia si accende

Nel dicembre 2020 la All Sky Automated Survey for SuperNovae (Asas-Sn, una rete di 20 telescopi robotici situati in diverse parti del mondo che una volta al giorno rilevano automaticamente l’intero cielo alla ricerca di segni di supernovae o di altri fenomeni transitori) ha captato qualcosa di strano: la galassia Asassn-20qc, a circa 850 milioni di anni luce da noi, si è improvvisamente illuminata. Una simile esplosione di energia in una parte del cielo finora abbastanza tranquilla e buia ha attirato l’attenzione del ricercatore del Mit di Boston Dheeraj Pasham, che ha subito puntato in quella direzione il telescopio per l’individuazione di raggi X Neutron star Interior Composition Explorer (Nicer). L’insolita esplosione di energia è durata circa 4 mesi prima di esaurirsi, e potrebbe essere stata causata da una stella che si è avvicinata troppo al buco nero supermassiccio (di massa pari a 50 milioni di Soli) al centro di AAsassn-20qc, che, in sostanza, se l’è mangiata.

Il singhiozzo dopo l’abbuffata

Ma in quel lasso di tempo i ricercatori hanno osservato qualcosa di ancora più insolito: periodicamente, ogni 8,3 giorni circa, l’energia della galassia si affievoliva leggermente, ricordando ai ricercatori quello che succede quando osserviamo la luce di una stella al telescopio e un esopianeta le passa davanti.

Un fenomeno mai visto prima, messo in evidenza proprio dal repentino aumento di luminosità della galassia, e per il quale al Mit non riuscivano a trovare una spiegazione, se non che si sono imbattuti nella teoria di un team di fisici della Repubblica Ceca che sosteneva la possibilità che attorno a un buco nero supermassiccio potesse orbitare un altro buco nero molto più piccolo, capace di perforare il disco di accrescimento del primo generando pennacchi di gas – sbuffi che, se osservati da un telescopio, apparirebbero come un momentaneo calo di energia della galassia.

L’ipotesi che spiegherebbe questo singhiozzo galattico è apparsa sempre più plausibile man mano che la coalizione internazionale che si era ormai creata (e che vede tra i protagonisti anche alcuni astronomi dell’Università Tor Vergata di Roma) accumulava dati e simulazioni computerizzate. “Abbiamo trovato un buco nero supermassiccio, di massa decine di milioni di volte quella del nostro Sole, che espelle potenti venti di materiale dal centro di una galassia ogni 8.3 giorni”, spiega in un comunicato Francesco Tombesi del Dipartimento di Fisica di Tor Vergata. “Questo comportamento non è mai stato visto in precedenza e, comparando i nostri dati con dettagliate simulazioni al computer, mostriamo che questo fenomeno indica la presenza di un ulteriore secondo buco nero, di massa intermedia, tra cento e diecimila volte quella del Sole, che orbita attorno al buco nero supermassiccio centrale. Ogni volta che il buco nero intermedio nella sua orbita attraversa il disco del primario si ha un aumento di produzione di venti dal disco, in modo quasi-periodico, da cui l’acronimo QPOuts (Quasi-Periodic Outflows)”.

Ridefinire il disco di accrescimento

Quanto osservato non si adatta a nulla di quanto sappiamo sui buchi neri: “Questo risultato mette in discussione la nostra immagine tradizionale di un disco di accrescimento di un buco nero supermassiccio. Uno scenario con un disco e possibilmente molti oggetti di massa stellare (buchi neri e stelle) che lo attraversano potrebbe essere più realistico della semplice immagine di un disco gassoso”, aggiunge Tombesi.

Sistemi di questo tipo, inoltre, potrebbero essere molto diffusi nell’Universo, suggeriscono gli autori della ricerca. “Questo lavoro dimostra un nuovo metodo per scovare sistemi di buchi neri binari. In particolare i buchi neri immersi nel disco di accrescimento di un buco nero supermassiccio, che altrimenti potrebbe apparire come un semplice nucleo galattico attivo”, conclude Tombesi. “Il nostro lavoro potrebbe anche aiutare a spiegare l’origine dei buchi neri pesanti recentemente scoperti da Ligo/Virgo tramite onde gravitazionali e questo tipo di oggetti sarebbero possibili sorgenti di onde gravitazionali osservabili in futuro dalla missione Lisa, da poco approvata definitivamente dall’Esa”.

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