04 Lug 2019 Gorghi di Buchi Neri nell’Oceano Cosmico
Utilizzando l’osservatorio spaziale Chandra, gli astronomi hanno osservato il materiale ultracaldo, brillante in banda X, nei dischi di accrescimento circostanti buchi neri supermassicci nell’Universo remoto. I divoratori cosmici inglobano rapidamente materia circostante, facendola ruotare a velocità incredibili, pari in un caso a oltre il 70 percento della velocità della luce.
Come gorghi nel mare, i buchi neri rotanti nello spazio creano un vortice superenergetico attorno a sè: un disco di gas e polveri riscaldato a centinaia di milioni di gradi e brillante nei raggi X. Utilizzando Chandra e il fenomeno della lente gravitazionale, gli astronomi hanno sviluppato una nuova tecnica per misurare il tasso di rotazione di cinque buchi neri supermassicci. La materia in uno di questi mostruosi vortici cosmici rotea attorno al suo buco nero a velocità superiori al 70 percento della velocità della luce. I cinque quasar sono costituiti da buchi neri che divorano rapidamente materia, localizzati a distanze tra 9,8 e 10,9 miliardi di anni luce da noi. Le masse degli oggetti variano tra 160 e 500 milioni di volte quella solare.
Gli scienziati hanno sfruttato un telescopio naturale: la luce emessa da ogni quasar arriva distorta e amplificata per la presenza di una galassia interposta tra noi e gli oggetti, percorrendo distanze differenti prima di raggiungerci. Tale fenomeno di lente gravitazionale ha fatto sì che si formassero immagini molteplici di ogni quasar. I ricercatori hanno sfruttato anche un effetto di microlensing, che avviene quando singole stelle nella galassia in primo piano fanno sì che la luce del quasar venga ulteriormente amplificata. Un maggiore ingrandimento implica osservare una regione più piccola che produce emissione di raggi X.
Nell’immagine quattro dei quasar ripresi dall’osservatorio a raggi X Chandra Credit: NASA/CXC/Univ. of Oklahoma/X. Dai et al.
Un buco nero rotante trascina con sè lo spazio, facendo sì che il materiale orbiti sempre più vicino. Pertanto, una zona sorgente più ridotta, corrispondente a un’orbita stretta, implica un buco nero che ruota più rapidamente. I dati dimostrano che uno dei quasar, chiamato “Croce di Einstein” per la sua forma, sta ruotando praticamente al massimo tasso possibile, che si definisce tale quando l’orizzonte degli eventi ruota alla velocità della luce. L’emissione di raggi X proviene da una parte del disco estesa meno di 2,5 volte la dimensione dell’orizzonte degli eventi. Gli altri quattro buchi neri del campione ruotano a velocità pari a circa la metà del tasso di rotazione massimo.
I raggi X rilevati da Chandra vengono emessi man mano che il disco di accrescimento circostante i buchi neri produce una nube caldissima, chiamata corona, al di sopra del disco circostante. La radiazione X emessa dalla corona si riflette sul bordo interno del disco di accrescimento e le imponenti forze gravitazionali nei pressi del buco nero distorcono lo spettro della luce riflessa, cioè la quantità di raggi X osservabili a differenti energie. Le notevoli distorsioni nello spettro X dei quasar studiati implicano che il bordo più interno dei dischi debba essere molto vicino ai buchi neri, a ulteriore evidenza del fatto che i voraci oggetti volteggiano rapidamente. Lo studio è pubblicato su The Astrophysical Journal.
Nell’immagine rappresentazione artistica di un buco nero rotante
Credit LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet), CC BY-ND
http://chandra.si.edu/photo/2019/quasars/
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