Com'è l'ambiente attorno a un buco nero? Gli astronomi stanno ottenendo un'idea migliore osservando la luce proveniente dal disco di accrescimento che circonda i buchi neri. La luce non è costante - bagliori, scintille e scintille - e questo sfarfallio fornisce nuove e sorprendenti intuizioni sulla colossale quantità di energia che emana dai buchi neri. Mappando come le variazioni della luce visibile corrispondono a quelle dei raggi X su scale temporali molto brevi, gli astronomi hanno dimostrato che i campi magnetici devono svolgere un ruolo cruciale nel modo in cui i buchi neri inghiottono la materia.
"Il rapido sfarfallio della luce da un buco nero è più comunemente osservato alle lunghezze d'onda dei raggi X", afferma Poshak Gandhi, che ha guidato il team internazionale che riporta questi risultati. "Questo nuovo studio è uno dei pochi ad oggi ad esplorare anche le rapide variazioni della luce visibile e, soprattutto, il modo in cui queste fluttuazioni si collegano a quelle dei raggi X".
Le osservazioni hanno seguito lo sfarfallio dei buchi neri contemporaneamente usando due strumenti diversi, uno a terra e uno nello spazio. I dati radiografici sono stati acquisiti utilizzando il satellite Rossi della radiografia Timing Explorer della NASA. La luce visibile è stata raccolta con la telecamera ad alta velocità ULTRACAM, uno strumento da visita al Very Large Telescope (VLT) dell'ESO, che registra fino a 20 immagini al secondo. ULTRACAM è stato sviluppato dai membri del team Vik Dhillon e Tom Marsh. "Queste sono tra le osservazioni più veloci di un buco nero mai ottenuto con un grande telescopio ottico", afferma Dhillon.
Con loro sorpresa, gli astronomi hanno scoperto che le fluttuazioni di luminosità nella luce visibile erano persino più rapide di quelle osservate nei raggi X. Inoltre, le variazioni della luce visibile e dei raggi X non sono risultate simultanee, ma seguono uno schema ripetuto e notevole: poco prima di un bagliore di raggi X la luce visibile si attenua, e poi si innesca in un lampo luminoso per un piccolo frazione di secondo prima di ridursi rapidamente.
Guarda un film sulle fluttuazioni.
Nessuna di queste radiazioni emerge direttamente dal buco nero, ma dagli intensi flussi di energia della materia caricata elettricamente nelle sue vicinanze. L'ambiente di un buco nero viene costantemente rimodellato da forze in competizione come gravità, magnetismo e pressione esplosiva. Di conseguenza, la luce emessa dai flussi caldi della materia varia in luminosità in modo confuso e aleatorio. "Ma il modello trovato in questo nuovo studio possiede una struttura stabile che si distingue in una variabilità altrimenti caotica, e quindi, può produrre indizi vitali sui processi fisici sottostanti dominanti in azione", afferma Andy Fabian, membro del team.
L'emissione di luce visibile dai quartieri dei buchi neri era ampiamente considerata un effetto secondario, con uno scoppio di raggi X primario che illuminava il gas circostante che successivamente brillava nel campo visibile. Se così fosse, qualsiasi variazione della luce visibile sarebbe in ritardo rispetto alla variabilità dei raggi X e sarebbe molto più lenta nel raggiungere il picco e svanire. "Il rapido sfarfallio della luce visibile ora scoperto esclude immediatamente questo scenario per entrambi i sistemi studiati", afferma Gandhi. "Invece le variazioni dei raggi X e dell'emissione di luce visibile devono avere una certa origine comune e una molto vicina al buco nero stesso."
Forti campi magnetici rappresentano il miglior candidato per il processo fisico dominante. Agendo come un serbatoio, possono assorbire l'energia rilasciata vicino al buco nero, immagazzinandola fino a quando può essere scaricata sia come plasma caldo (multi-milioni di gradi) che emette raggi X, sia come flussi di particelle cariche che viaggiano vicino la velocità della luce. La divisione dell'energia in questi due componenti può determinare il modello caratteristico della variabilità dei raggi X e della luce visibile.
Articoli su questa ricerca: Here and Here
Fonte: ESO
