Gli astronomi hanno trovato un buco nero supermassiccio (SMBH) con un programma di alimentazione insolitamente regolare. Il colosso è un nucleo galattico attivo (AGN) nel cuore della galassia Seyfert 2 GSN 069. L'AGN si trova a circa 250 milioni di anni luce dalla Terra e contiene circa 400.000 volte la massa del Sole.
Il team di astronomi ha usato l'XMM-Newton dell'ESA e l'osservatorio a raggi X Chandra della NASA per osservare le emissioni di raggi X dell'SMBH. Circa ogni 9 ore, il buco nero si illumina in modo brillante con i raggi X mentre il materiale viene aspirato. Gli astronomi hanno trovato altri due buchi neri di massa stellare che si infiammano regolarmente mentre si nutrono, ma questo tipo di regolarità in un buco nero supermassiccio non è mai stato visto prima.
"Questo buco nero è su un piano alimentare come non abbiamo mai visto prima."
Giovanni Miniutti, autore principale, Centro ESA per l'astrobiologia, Spagna.
L'articolo che delinea questa scoperta è pubblicato su Nature ed è intitolato "Eruzioni quasi periodiche di raggi X a nove ore da un nucleo galattico a bassa massa buco nero". L'autore principale è Giovanni Miniutti del Centro di Astrobiologia dell'ESA in Spagna. Secondo il documento, SMBH consuma circa quattro lune di materiale tre volte al giorno. Ciò significa che ogni volta che il buco nero si nutre, consuma circa un milione di miliardi di libbre di materiale.
"Questo buco nero è su un piano alimentare come non abbiamo mai visto prima", ha detto Miniutti in un comunicato stampa. "Questo comportamento è così senza precedenti che abbiamo dovuto coniare una nuova espressione per descriverlo:" Eruzioni quasi periodiche a raggi X "."
Le emissioni di raggi X da questo SMBH sono note e osservate dal luglio 2010, ma sono state costanti. Il nuovo documento si basa su 54 giorni di osservazioni a partire da dicembre 2018, a partire dall'osservatorio XMM-Newton dell'ESA. L'osservatorio ha individuato due esplosioni il 24 dicembre. A gennaio, XMM-Newton ha trovato altri tre di questi scoppi regolari.
Quindi gli astronomi hanno richiesto più tempo di osservazione con l'osservatorio Chandra della NASA per indagare. Chandra ha osservato altri cinque di questi eventi. Durante le eruzioni regolari attuali, l'attività di flaring dei raggi X aumenta di due ordini di grandezza rispetto alle emissioni dei raggi X di sfondo. Ogni bagliore dura poco più di un'ora e si verifica ogni nove ore.
"Combinando i dati di questi due osservatori di raggi X, abbiamo seguito queste esplosioni periodiche per almeno 54 giorni", ha dichiarato il coautore Richard Saxton del Centro europeo di astronomia spaziale di Madrid, in Spagna. "Questo ci offre un'opportunità unica di assistere al flusso di materia in un buco nero supermassiccio che accelera e rallenta ripetutamente".
Durante ognuna di queste esplosioni, il flaring di raggi X è 20 volte più luminoso rispetto ai periodi di quiete. Anche la temperatura del gas in caduta aumenta. Sorge da circa 1 milione di gradi Fahrenheit in periodi più tranquilli a 2,5 milioni di gradi Fahrenheit durante i razzi. La temperatura più elevata è quasi uguale alla temperatura del gas attorno alla maggior parte degli SMBH che stanno attivamente crescendo.
La causa di questi razzi regolari non è nota. Il gas caldo a 2,5 milioni di gradi F. che circonda GSN 069 ha la stessa temperatura del gas che circonda altri SMBH. È un mistero perché è semplicemente troppo caldo per provenire dal disco in caduta di materiale che circonda i buchi neri. Ma GSN 069 è un'opportunità unica per studiare il fenomeno perché il gas caldo si forma ripetutamente e scompare.
Normalmente, questo gas caldo è causato da una stella fatta a pezzi e consumata da un buco nero, o così pensano gli astronomi. Ma la regolarità esibita da GSN 069 è un mistero.
"Pensiamo che l'origine dell'emissione di raggi X sia una stella che il buco nero ha parzialmente o completamente lacerato e sta lentamente consumando un po 'alla volta", ha detto la coautrice Margherita Giustini, anch'essa del Centro di Astrobiologia dell'ESA. "Ma per quanto riguarda le ripetute esplosioni, questa è una storia completamente diversa la cui origine deve essere studiata con ulteriori dati e nuovi modelli teorici."
Ancora una volta, vedere un buco nero supermassiccio consumare gas da una stella non è una novità. È la regolarità della svasatura di GSN 069 che è il grattacapo. Gli autori dello studio suggeriscono due possibili spiegazioni per il programma di alimentazione regolare dell'SMBH:
- La quantità di energia nel disco si accumula fino a quando diventa instabile e la materia cade rapidamente nel buco nero producendo le esplosioni. Quel ciclo si sta ripetendo.
- C'è un'interazione tra il disco e un corpo secondario in orbita attorno al buco nero, forse il residuo della stella parzialmente distrutta.
Grazie alle osservazioni di Chandra, il team di scienziati sa che la fonte dei raggi X svasati è proprio nel cuore di GSN 069. Ecco dove ci si aspetta che sia un SMBH. I dati combinati di Chandra e XMM-Newton mostrano anche chiaramente che il flaring, sebbene regolare, sta lentamente cambiando: sia la dimensione che la durata dei "pasti" del buco nero sono leggermente diminuite e lo spazio tra ogni pasto sta crescendo. Spetta alle osservazioni future vedere se queste tendenze continuano.
GSN 069 è un po 'piccola per un SMBH. Di solito, un SMBH contiene una massa pari a diversi milioni o addirittura diversi miliardi di soli, mentre GSN 069 contiene solo circa 400.000 di soli. Ciò potrebbe aiutare a spiegare perché questo tipo di alimentazione regolare non è mai stato visto prima.
Per SMBH più grandi, molto più grandi di questo, le loro fluttuazioni di luminosità sono molto più lente. Piuttosto che scoppiare ogni nove ore, dovrebbero essere necessari mesi o addirittura anni per divampare in questo modo. Ciò spiegherebbe perché non sono state osservate eruzioni quasi periodiche (QPE) come queste. Gli osservatori di raggi X sono occupati e non c'è modo di addestrarne uno su un singolo bersaglio per così tanto tempo.
Ci sono stati diversi casi in cui sono stati osservati grandi aumenti o diminuzioni dei raggi X prodotti dai buchi neri. Tali osservazioni si basavano su osservazioni ripetute per mesi o addirittura anni. Alcuni di questi cambiamenti sono troppo rapidi per essere spiegati dalla teoria standard della materia in caduta dal disco di accrescimento di un buco nero. Ma questa scoperta potrebbe spiegare quelle osservazioni. Potrebbero verificarsi comportamenti simili a GSN 069.
Di Più:
- Comunicato stampa: Gli scienziati scoprono che Black Hole ha tre pasti caldi al giorno
- Documento di ricerca: eruzioni quasi periodiche di raggi X a nove ore da un nucleo galattico di buco nero a bassa massa
- Wikipedia: Nucleo galattico attivo
