Controllare la frequenza di centrifuga su un buco nero supermassiccio è un ottimo modo per gli astronomi di testare la teoria di Einstein in condizioni estreme e di osservare da vicino l'intensità della gravità che distorce il tessuto dello spazio-tempo. Ora, immagina un mostro ... uno che ha una massa di circa 2 milioni di volte quella del nostro Sole, misura 2 milioni di miglia di diametro e ruota così velocemente che sta quasi rompendo la velocità della luce.
Una fantasia? Non appena. È un buco nero supermassiccio situato al centro della galassia a spirale NGC 1365 - e sta per insegnarci molto di più su come maturano i buchi neri e le galassie.
Cosa rende i ricercatori così sicuri di aver finalmente preso i calcoli definitivi di una velocità di rotazione così incredibile in una galassia lontana? Grazie ai dati acquisiti dal Nuclear Spectroscopic Telescope Array, o NuSTAR, e dai satelliti XMM-Newton dei raggi X dell'Agenzia spaziale europea, il team di scienziati ha scrutato il cuore di NGC 1365 con gli occhi a raggi X - prendendo nota della posizione dell'orizzonte degli eventi - il bordo del buco che gira dove lo spazio circostante inizia a essere trascinato nella bocca della bestia.
"Siamo in grado di rintracciare la materia mentre rotea in un buco nero usando i raggi X emessi da regioni molto vicine al buco nero", ha detto la coautrice di un nuovo studio, la ricercatrice principale di NuSTAR, Fiona Harrison, del California Institute of Technology di Pasadena. "La radiazione che vediamo è deformata e distorta dai movimenti delle particelle e dalla gravità incredibilmente forte del buco nero."
Tuttavia, gli studi non si fermarono qui, avanzarono fino al bordo interno per comprendere la posizione del disco di accrescimento. Ecco la "Innermost Stable Circular Orbit" - il proverbiale punto di non ritorno. Questa regione è direttamente correlata alla frequenza di centrifuga di un buco nero. Poiché lo spazio-tempo è distorto in quest'area, alcuni di essi possono avvicinarsi ancora di più all'ISCO prima di essere inseriti. Ciò che rende i dati attuali così avvincenti è vedere più in profondità nel buco nero attraverso una gamma più ampia di raggi X, consentendo gli astronomi possono vedere oltre velare nuvole di polvere che confondono solo le letture passate. Queste nuove scoperte ci mostrano che non è la polvere che distorce i raggi X, ma la gravità schiacciante.
"Questa è la prima volta che qualcuno misura con precisione la rotazione di un buco nero supermassiccio", ha dichiarato l'autore principale Guido Risaliti del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian (CfA) e INAF - Osservatorio di Arcetri.
"Se avessi potuto aggiungere uno strumento a XMM-Newton, sarebbe stato un telescopio come NuSTAR", ha dichiarato Norbert Schartel, scienziato del progetto XMM-Newton presso il Centro europeo di astronomia spaziale di Madrid. "I raggi X ad alta energia hanno fornito un pezzo essenziale del puzzle mancante per risolvere questo problema."
Anche se il buco nero centrale in NGC 1365 è un mostro ora, non è iniziato come tale. Come tutte le cose, compresa la galassia stessa, si è evoluta nel tempo. Nel corso di milioni di anni ha guadagnato in circonferenza mentre consumava stelle e gas - probabilmente anche fondendosi con altri buchi neri lungo la strada.
"La rotazione del buco nero è un ricordo, un record, della storia passata della galassia nel suo insieme", ha spiegato Risaliti.
"Questi mostri, con masse da milioni a miliardi di volte quella del sole, si formano come piccoli semi nell'universo primordiale e crescono inghiottendo stelle e gas nelle loro galassie ospiti, fondendosi con altri giganteschi buchi neri quando le galassie si scontrano, o entrambi ", Ha affermato l'autore principale dello studio, Guido Risaliti del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian a Cambridge, Massachusetts, e l'Istituto nazionale italiano di astrofisica.
Questa nuova rotazione sui buchi neri ci ha mostrato che un mostro può emergere da "accrescimento ordinato" - e non semplicemente eventi multipli casuali. Il team continuerà i suoi studi per vedere come cambiano nel tempo fattori diversi dalla rotazione del buco nero e continuerà a osservare diversi altri buchi neri supermassicci con NuSTAR e XMM-Newton.
"Questo è estremamente importante nel campo della scienza del buco nero", ha dichiarato Lou Kaluzienski, scienziato del programma NuSTAR presso il quartier generale della NASA a Washington, DC. "I telescopi della NASA e dell'ESA hanno affrontato questo problema insieme. Insieme alle osservazioni ai raggi X a bassa energia eseguite con XMM-Newton, le capacità senza precedenti di NuSTAR per misurare i raggi X a energia più elevata hanno fornito un pezzo essenziale e mancante del puzzle per svelare questo problema. "
Fonte originale della storia: Comunicato stampa JPL / NASA.
