Un buco nero supermassiccio è stato recentemente catturato divorando una stella e il flusso di particelle che il buco nero ha espulso potrebbe rivelare un principio segreto che governa il modo in cui crescono le galassie.
La festa del buco nero è stata rilevata per la prima volta l'11 novembre 2014 da raggi X e radiotelescopi in tutto il mondo. I segnali, che provenivano da 300 milioni di anni luce di distanza dalla Terra, catturarono i brutali ultimi momenti di una stella, nota come bagliore di maree. Questa esplosione di energia elettromagnetica si verifica quando l'immensa attrazione gravitazionale di un buco nero squarcia una stella che passa.
"Il buco nero prima distrugge la stella. Ne ricava una zuppa", ha detto Dheeraj Pasham, ricercatore post dottorato presso il Kavli Institute for Astrophysics and Space Research presso il Massachusetts Institute of Technology e autore principale di un articolo pubblicato questa settimana nel diario astrofisico. "Quando ciò accade, vediamo un improvviso lampo di radiazione nel cielo. La zuppa cade gradualmente nel buco nero, ed è così che si nutre il buco nero."
Ma c'era una cosa sconcertante nel segnale: mentre lo schema nei segnali a raggi X era quasi identico a quello dei segnali radio associati all'evento, il segnale radio rispecchiava ciò che era accaduto nel segnale a raggi X 13 giorni prima. Cioè, quando il segnale a raggi X diventa più luminoso, il segnale radio rispecchierebbe questo aumento di luminosità quasi due settimane dopo.
Ciò ha portato gli astronomi a postulare che la fonte del segnale a raggi X deve essere la materia attirata ed energizzata dal buco nero, mentre le onde radio provengono da un flusso di materiale altamente energizzato che fuoriesce dal buco nero, chiamato un getto relativistico.
In precedenza, gli scienziati pensavano che le onde radio provenissero dall'esplosione della stella mentre veniva sbattuta dalle onde di marea dal buco nero. Secondo questa ipotesi, l'esplosione eccita le particelle di plasma nello spazio circostante e queste particelle energizzate emettono quindi onde radio. Tuttavia, se così fosse, non ci sarebbe alcuna relazione tra le onde radio e i raggi X generati dal materiale che cade nel buco nero, i ricercatori hanno detto.
"Sosteniamo che questo accoppiamento tra la radio e la radiazione a raggi X ci sta dicendo che la radio deve provenire dal getto e che il getto è regolato dall'accrescimento" o dalla crescita del buco nero, ha detto Pasham a Live Science. "I dati indicano chiaramente che tutto ciò che cade nel buco nero spinge il jet."
Mentre il buco nero divora di più della "zuppa di stelle", il getto che fuoriesce dal buco nero si rafforza. Questo studio segna la prima volta che gli astronomi hanno individuato una tale correlazione in un oggetto, hanno detto i ricercatori.
"Questo ci sta dicendo che la velocità di alimentazione del buco nero sta controllando la forza del getto che produce", ha detto Pasham in una dichiarazione. "Un buco nero ben alimentato produce un getto forte, mentre un buco nero malnutrito produce un getto debole o nessun getto."
Crescita della galassia
Pasham ha affermato che se le osservazioni future mostreranno un modello simile, gli scienziati potrebbero iniziare a capire le origini dei misteriosi getti. Questi getti fuoriescono dai buchi neri quasi alla velocità della luce e alcuni astronomi credono che i getti potrebbero essere la fonte di raggi cosmici galattici, i flussi di particelle ad alta energia che zoomano attraverso lo spazio attraverso vaste distanze.
"Come i getti vengono lanciati dai buchi neri, questo è un grande mistero in astrofisica", ha detto Pasham.
Oltre a ciò, se una semplice relazione lega il tasso di accrescimento, o la velocità con cui un buco nero divora la massa, alle dimensioni del getto relativistico del buco nero, tale relazione potrebbe influenzare il modo in cui le galassie crescono, i ricercatori hanno affermato in una nota. Questo perché le galassie crescono quando si formano nuove stelle, ma la formazione delle stelle richiede temperature fredde. I getti del buco nero, nel frattempo, riscaldano l'ambiente circostante, il che potrebbe renderlo temporaneamente troppo caldo per formare nuove stelle. La conoscenza delle dimensioni dei getti del buco nero potrebbe quindi essere utilizzata per prevedere i tassi di crescita della galassia, hanno detto i ricercatori.
"Se la velocità con cui il buco nero si sta alimentando è proporzionale alla velocità con cui sta pompando energia e se funziona davvero per ogni buco nero, è una semplice prescrizione che puoi usare nelle simulazioni dell'evoluzione della galassia", ha detto Pasham in la dichiarazione. "Quindi, questo è un suggerimento per un quadro più ampio."
