L'array di telescopi spettroscopici nucleari della NASA (NuSTAR) ha catturato un evento spettacolare: un buco nero supermassiccio che trascina la luce a raggi X nelle vicinanze.
Nel giro di pochi giorni, la corona - una nuvola di particelle che viaggiava vicino alla velocità della luce - cadde verso il buco nero. Le osservazioni sono un potente test della teoria della relatività generale di Einstein, secondo cui la gravità può piegare lo spazio-tempo, il tessuto che modella il nostro universo e la luce che lo attraversa.
"La corona è recentemente collassata verso il buco nero, con il risultato che l'intensa gravità del buco nero ha tirato tutta la luce sul suo disco circostante, dove il materiale si sta muovendo a spirale verso l'interno", ha detto il coautore Michael Parker dell'Istituto di Astronomia di Cambridge, United Kingdom, in un comunicato stampa.
Il buco nero supermassiccio, noto come Markarian 335, si trova a circa 324 milioni di anni luce dalla Terra in direzione della costellazione di Pegaso. Un sistema così estremo comprime circa 10 milioni di volte la massa del nostro Sole in una regione solo 30 volte il diametro del Sole. Gira così rapidamente che spazio e tempo vengono trascinati con esso.
Il satellite Swift della NASA ha monitorato Mrk 335 per anni, notando di recente un drammatico cambiamento nella sua luminosità a raggi X. Quindi NuSTAR è stato reindirizzato per dare una seconda occhiata al sistema.
NuSTAR ha raccolto raggi X da buchi neri e stelle morenti negli ultimi due anni. La sua specialità sta analizzando i raggi X ad alta energia nell'intervallo da 3 a 79 chiloelettroni volt. Le osservazioni alla luce a raggi X di energia inferiore mostrano un buco nero oscurato da nuvole di gas e polvere. Ma NuSTAR può dare uno sguardo dettagliato a ciò che sta accadendo vicino all'orizzonte degli eventi, la regione attorno a un buco nero che la luce non può più sfuggire alla presa della gravità.
In particolare, NuSTAR è in grado di vedere la luce diretta della corona e la sua luce riflessa dal disco di accrescimento. Ma in questo caso, la luce è sfocata a causa della combinazione di alcuni fattori. Innanzitutto, il turno doppler sta influenzando il disco rotante. Sul lato che ruota lontano da noi, la luce viene spostata su lunghezze d'onda più rosse (e quindi energia più bassa), mentre sul lato che ruota verso di noi, la luce viene spostata su lunghezze d'onda più blu (e quindi energia più alta). Un secondo effetto ha a che fare con le enormi velocità del buco nero che gira. E un effetto finale è dalla gravità del buco nero, che attira la luce, facendola perdere energia.
Tutti questi fattori fanno sì che la luce penetri.
Curiosamente, le osservazioni di NuSTAR hanno anche rivelato che la presa della gravità del buco nero ha attirato la luce della corona sulla porzione interna del disco di accrescimento, illuminandola meglio. La NASA spiega che, come se qualcuno avesse acceso una torcia per gli astronomi, la corona mobile illuminò la regione precisa che volevano studiare.
"Non capiamo ancora esattamente come viene prodotta la corona o perché cambi la sua forma, ma vediamo che illumina il materiale attorno al buco nero, permettendoci di studiare le regioni così vicine in quegli effetti descritti dalla teoria della relatività generale di Einstein diventare prominente ", ha dichiarato Fiona Harrison, investigatrice principale di NuSTAR, del California Institute of Technology. "La capacità senza precedenti di NuSTAR di osservare questo ed eventi simili ci consente di studiare gli effetti di flessione della luce più estremi della relatività generale."
I nuovi dati probabilmente faranno luce su queste misteriose corone, dove le leggi della fisica sono spinte al limite.
L'articolo è stato pubblicato nelle comunicazioni mensili della Royal Astronomical Society ed è disponibile online.
