10 Gen 2019 Gli Spasmi Finali di Stelle Divorate da Buchi Neri
Pulsazioni periodiche in banda X emesse da una zona prossima all’orizzonte degli eventi di un buco nero supermassiccio portano nuova luce sul drammatico destino di stelle incaute che si avvicinano troppo al temibile divoratore. La scoperta, pubblicata su Science, ha permesso di stimare la rotazione del buco nero.
L’immensa gravità di un buco nero è in grado di fare a pezzi una stella che si avvicina troppo; nel corso del catastrofico evento una pioggia di detriti stellari cade verso il vorace oggetto e si raccoglie in un disco di accrescimento attorno al buco nero, che lo alimenta. L’interno processo genera colossali esplosioni di energia in tutto lo spettro elettromagnetico. Il 22 Novembre 2014 gli astronomi hanno individuato, grazie alla rete di telescopi ASASSN (All-sky Automated Survey for Supernovae), un raro fenomeno chiamato ASASSN-14li: un buco nero supermassiccio al centro di una galassia distante quasi 300 milioni di anni luce dalla Terra divorava una stella di passaggio nel corso di un evento di distruzione mareale.
L’evento aveva prodotto un lampo di radiazione X vicino al centro della galassia. Fin dal momento della scoperta, gli astronomi avevano indirizzato vari osservatori su questo evento molto raro per apprendere maggiori informazioni sul modo in cui i buchi neri divorano materia e regolano la crescita delle galassie. Ora un team di scienziati ha analizzato i dati dei telescopi XMM-Newton, Chandra e Swift relativi all’evento e ha scoperto un impulso estremamente intenso (oltre il 40 percento superiore alla normale luminosità), stabile e periodico di raggi X emesso da una zona molto vicina all’orizzonte degli eventi, il punto di non ritorno, del buco nero. La periodicità del segnale è di 131 secondi e la durata è stata di almeno 450 giorni.
Secondo i ricercatori, qualsiasi sia la sorgente del segnale periodico, deve essere un oggetto in orbita attorno al buco nero, proprio al di fuori dell’orizzonte degli eventi, vicino all’orbita circolare stabile più interna (Innermost Stable Circular Orbit, ISCO), l’orbita più piccola in cui una particella può viaggiare attorno a un buco nero senza precipitare immediatamente all’interno. Data la vicinanza del segnale al buco nero e la massa del buco nero, che i ricercatori stimano in almeno un milione di masse solari, il team ha calcolato che il buco nero ruota al 50 percento della velocità della luce. “Non è una velocità estrema, esistono altri buchi neri con tasso di rotazione vicino al 99 percento della velocità della luce”, spiega Dheeraj Pasham del Kavli Institute for Astrophysics and Space Research al MIT, primo autore dello studio. “Ma questa è la prima volta in cui siamo stati in grado di utilizzare lampi dovuti a distruzione mareale per stimare la rotazione di un buco nero supermassiccio”.
“Gli eventi in cui i buchi neri divorano stelle che si avvicinano troppo potrebbero aiutarci a ricavare la rotazione di buchi neri supermassicci altrimenti dormienti e nascosti al centro delle galassie”, afferma Pasham. “Questo potrebbe aiutarci a capire l’evoluzione delle galassie nel corso del tempo cosmico”. Modelli teorici relativi a eventi di distruzione mareale mostrano che quando un buco nero divora una stella, parte del materiale stellare può rimanere al di fuori dell’orizzonte degli eventi, vorticando, almeno temporaneamente, in un’orbita stabile ed emettendo periodici lampi di raggi X prima di essere definitivamente inglobato nel buco nero. La periodicità dei segnali fornisce un’informazione chiave per capire la dimensione dell’orbita circolare stabile più interna, che a sua volta è determinata dalla velocità di rotazione del buco nero.
Lo scenario più probabile per spiegare il segnale, secondo i ricercatori, è che l’evento non coinvolga soltanto una buco nero che divora una stella di passaggio, ma anche una nana bianca in orbita molto prossima al buco nero stesso. Ad un certo punto una seconda stella sarebbe passata abbastanza vicino al sistema da essere distrutta e provocare l’emissione di un’enorme quantità di radiazione X, sotto forma di caldo materiale stellare devastato. Mentre il materiale veniva trascinato all’interno del buco nero, una parte di esso rimaneva appena al di fuori del punto di non ritorno, lungo la stessa orbita percorsa dalla nana bianca. E quando la nana bianca è venuta a contatto con questo caldo materiale stellare, lo ha trascinato a sè, illuminandosi in un’intensa radiazione X ogni 131 secondi, la durata della sua orbita attorno al buco nero. Gli scienziati ritengono che un simile scenario potrebbe essere incredibilmente raro e durare al massimo qualche centinaia di anni, un battito di ciglia su scala cosmica.
[ Barbara ]
Nell’immagine impressione artistica di gas caldo in orbita attorno a un buco nero rotante
Image: NASA/CXC/M. Weiss
http://news.mit.edu/2019/tidal-disruption-flare-black-hole-spin-0109
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