Il concetto di un buco nero non è nuovo, ma abbiamo ancora molto da imparare sulla miscela di particelle trovate nelle vicinanze. Attraverso l'uso dell'osservatorio XMM-Newton dell'ESA, gli astronomi hanno dato un'occhiata a un buco nero nella nostra galassia e hanno trovato alcuni risultati sorprendenti.
Come sappiamo, i buchi neri di massa stellare assorbono materiali dalle stelle vicine. La materia di queste stelle compagne viene allontanata dal corpo genitore verso il buco nero e irradia una temperatura così intensa da emettere raggi X. Tuttavia, un buco nero non sempre ingerisce tutto ciò che gli si presenta. A volte rifiutano piccole porzioni di questa massa in arrivo, spingendola via sotto forma di una serie di potenti getti. Questi getti alimentano anche l'ambiente circostante, liberando sia la massa che l'energia ... rubando il buco nero del carburante.
Attraverso lo studio della composizione a getto, i ricercatori sono in grado di determinare meglio cosa viene portato in un buco nero e cosa no. Attraverso osservazioni fatte alla lunghezza d'onda radio dello spettro elettromagnetico, abbiamo visto elettroni che si increspavano a quasi la velocità della luce. Tuttavia, non è stato chiaramente stabilito se la carica negativa degli elettroni sia integrata da loro anti-particelle, positroni o piuttosto da particelle più pesanti caricate positivamente nei getti, come protoni o nuclei atomici. " Con il potere di XMM-Newton dietro di loro, gli astronomi hanno avuto l'opportunità di esaminare un sistema binario buco nero chiamato 4U1630–47 - un candidato noto per avere esplosioni inaspettate di raggi X per segmenti di tempo che durano tra mesi e anni.
"Nelle nostre osservazioni, abbiamo trovato segni di nuclei altamente ionizzati di due elementi pesanti, ferro e nichel", afferma María Díaz Trigo dell'Osservatorio europeo meridionale di Monaco, Germania, autrice principale dell'articolo pubblicato sulla rivista Nature. "La scoperta è stata una sorpresa - e una buona, dal momento che mostra senza dubbio che la composizione dei getti del buco nero è molto più ricca dei soli elettroni".
Nel settembre 2012, un team di astronomi guidato dal Dr. Díaz Trigo e collaboratori, ha osservato 4U1630–47 con XMM-Newton. Hanno anche supportato le loro osservazioni con osservazioni radio quasi simultanee tratte dall'Australia Telescope Compact Array. Anche se gli studi sono stati condotti l'uno vicino all'altro - nel giro di un paio di settimane - i risultati non avrebbero potuto essere più diversi.
Secondo il team di Trigo, la serie iniziale di osservazioni ha raccolto le firme dei raggi X dal disco di accrescimento, ma non c'era attività nella banda radio. Questo è un indicatore del fatto che i getti non erano attivi in quel momento. Tuttavia, nella seconda serie di osservazioni, c'erano attività sia in radiografia che in radio ... i getti si erano riaccesi! Durante l'esame dei dati radiografici del secondo set, hanno anche trovato in movimento nuclei di ferro. Queste particelle si stavano muovendo verso e lontano da XMM-Newton - la prova che gli ioni facevano parte di due getti gemelli rivolti in direzioni opposte. Tuttavia, non è tutto. C'erano anche prove di nuclei di nichel che puntavano verso l'osservatorio.
"Da queste" impronte digitali "di ferro e nichel, potremmo dimostrare che la velocità del getto è molto elevata, circa i due terzi della velocità della luce", afferma il co-autore James Miller-Jones del nodo dell'Università di Curtin del Centro internazionale per la ricerca radioastronomica a Perth, in Australia.
“Inoltre, la presenza di nuclei atomici pesanti nei getti del buco nero significa che la massa e l'energia vengono portate via dal buco nero in quantità molto più grandi di quanto pensassimo in precedenza, il che potrebbe avere un impatto sul meccanismo e sulla velocità con cui il buco nero accresce la questione ", aggiunge il coautore Simone Migliari dell'Università di Barcellona, in Spagna.
Nuove sorprendenti scoperte? Bene sì. Per un tipico buco nero di massa stellare, questa è la prima volta che vengono rilevati nuclei pesanti all'interno dei getti. Al momento, esiste solo "un altro binario a raggi X che mostra firme simili dai nuclei atomici nei suoi getti - una fonte nota come SS 433. Questo sistema di buco nero, tuttavia, è caratterizzato da un tasso di accrescimento insolitamente alto, che rende difficile confrontare le sue proprietà con quelle dei più comuni buchi neri. " Attraverso queste nuove osservazioni di 4U1630–47, gli astronomi saranno in grado di colmare lacune informative su ciò che provoca i getti nei dischi di accrescimento del buco nero e cosa li spinge.
"Mentre ora sappiamo molto sui buchi neri e su ciò che accade intorno a loro, la formazione di getti è ancora un grande enigma, quindi questa osservazione è un grande passo avanti nella comprensione di questo affascinante fenomeno", afferma Norbert Schartel, XMM-Newton dell'ESA Scienziato del progetto.
Fonte originale della storia: Comunicato stampa ESA.
