Utilizzando il telescopio IBIS a bordo del satellite INTEGRAL dell'Agenzia spaziale europea, i ricercatori hanno riportato le prime misurazioni della polarizzazione da un sistema binario a buco nero, che comprende un buco nero e una stella normale in orbita attorno a un centro di massa comune.
Le nuove osservazioni rivelano che la regione caotica è filettata da campi magnetici e rappresentano la prima volta che i campi magnetici sono stati identificati così vicino a un buco nero. Ancora più importante, Integral mostra che si tratta di campi magnetici altamente strutturati che stanno formando un tunnel di fuga per la materia calda che altrimenti si immergerebbe nel buco nero entro millisecondi.
Philippe Laurent è ricercatore presso l'Istituto di ricerca sulle leggi fondamentali dell'universo (IRFU), del CEA in Francia. È autore principale del documento, che appare oggi nelScience Express.
Laurent e i suoi colleghi hanno rilevato fotoni a raggi gamma polarizzati provenienti da Cygnus X-1 (19h 58m 21.6756S + 35 ° 12 ′ 05.775 ″), un noto sistema binario a raggi X buco nero nella costellazione del Cigno. Suggeriscono che l'emissione polarizzata provenga da un getto di particelle relativistiche in prossimità del buco nero.
Il grafico sopra si riferisce ai risultati del team: “mentre i fotoni a bassa energia sembrano non essere polarizzati (la linea di inserto a sinistra è semplicemente piatta), quelli di energia superiore sono fortemente polarizzati (la linea di inserto a destra sembra essere sinusoidale ), e quindi dovrebbe essere correlato al jet ", ha scritto Laurent in un'e-mail.
Gli autori rivelano maggiori dettagli attraverso il documento: "La modellazione spettrale dei dati rivela due meccanismi di emissione: i dati 250-400 keV sono coerenti con le emissioni dominate dallo scattering Compton sugli elettroni termici e sono debolmente polarizzati", scrivono. "Il secondo componente spettrale visto nella banda 400keV-2MeV è invece fortemente polarizzato, rivelando che l'emissione di MeV è probabilmente correlata al getto inizialmente rilevato nella banda radio."
Le loro prove indicano che il campo magnetico del buco nero è abbastanza forte da strappare particelle dalle grinfie gravitazionali del buco nero e incanalarle verso l'esterno, creando getti di materia che sparano nello spazio, secondo un comunicato stampa dell'ESA. Le particelle nei getti vengono trascinate in traiettorie a spirale mentre si arrampicano verso il campo magnetico verso la libertà e questo sta influenzando una proprietà della loro luce a raggi gamma nota come polarizzazione.
Un raggio gamma, come la luce ordinaria, è una specie di onda e l'orientamento dell'onda è noto come polarizzazione. Quando una particella veloce si sviluppa a spirale in un campo magnetico, produce una specie di luce, nota come emissione di sincrotrone, che mostra uno schema caratteristico di polarizzazione. È questa polarizzazione che il team ha trovato nei raggi gamma. È stata un'osservazione difficile da fare.
"Abbiamo dovuto usare quasi tutte le osservazioni che Integral ha mai fatto di Cygnus X-1 per effettuare questo rilevamento", afferma Laurent.
Accumulate in sette anni, queste ripetute osservazioni del buco nero ora ammontano a oltre cinque milioni di secondi di tempo di osservazione, l'equivalente di una singola immagine con un tempo di esposizione superiore a due mesi. Il team di Laurent li ha aggiunti tutti insieme per creare una tale esposizione.
“Non sappiamo ancora esattamente come la materia in caduta si trasformi in getti. C'è un grande dibattito tra i teorici; queste osservazioni li aiuteranno a decidere ”, afferma Laurent.
Getti intorno ai buchi neri sono stati visti in precedenza dai radiotelescopi, ma tali osservazioni non possono vedere il buco nero in modo sufficientemente dettagliato da sapere esattamente quanto vicino al buco nero hanno origine i getti. Ciò rende queste nuove osservazioni inestimabili. Tali misure di polarizzazione possono fornire spunti diretti sulla natura di molti processi astrofisici e i ricercatori affermano che, in futuro, la loro scoperta potrebbe favorire la nostra comprensione dei meccanismi di emissione di Cygnus X-1, un modello per altri binari del buco nero nel universo.
Fonte: Scienza. Il documento appare oggi, al Science Express sito web.
