Come Sfrecciano i Getti del Buco Nero

Come Sfrecciano i Getti del Buco Nero

Un buco nero di massa stellare è stato catturato dall’osservatorio a raggi X Chandra nell’atto di divorare una stella, a diecimila anni luce da noi. Durante questo violento processo l’oscuro oggetto lancia nello spazio getti di particelle in moto a velocità impressionanti, pari all’80 percento della velocità della luce.

Gli astronomi hanno individuato un buco nero con massa otto volte quella del Sole intento a nutrirsi di una piccola stella che gli orbita attorno. Il sistema, chiamato MAXI J1820+070, si trova a circa 10.000 anni luce da noi,  all’interno della Via Lattea. Via via che il buco nero divora la stella, che ha una massa metà di quella solare, il materiale stellare si raccoglie in un disco di accrescimento che va ad alimentare il temibile oggetto. Ma una parte di quel materiale viene spedito nello spazio sotto forma di getti che viaggiano in opposte direzioni, a velocità prossime a quella della luce. Il nuovo studio si basa su quattro osservazioni del comportamento del buco nero effettuate tramite il telescopio a raggi X Chandra nel Novembre 2018 e a Febbraio, Maggio e Giugno 2019.

Approfittando di queste osservazioni sequenziate nel tempo, gli scienziati hanno realizzato un video per visualizzare l’evoluzione dei getti. Il giorno zero nella sequenza corrisponde alla prima osservazione di Chandra di MAXI J1820+070 nel Novembre 2018. MAXI J1820+070 è la brillante sorgente di radiazione X visibile al centro delle immagini. Il getto meridionale era troppo debole per essere individuato nelle osservazioni del Maggio e Giugno 2019. Dalla prospettiva terrestre, sembra che il materiale nel getto nord si muova al 60 percento della velocità della luce, mentre il getto meridionale sembra sfrecciare a un’incredibile velocità, pari al 160 percento di quella della luce.

Questo è un esempio di moto superluminale, un fenomeno che rappresenta una sorta di “illusione ottica” e avviene quando le particelle viaggiano a velocità prossime a quella della luce lungo una direzione molto vicina alla nostra linea visuale. Mentre si muove verso di noi ad altissima velocità, il getto continua ad emettere luce, che impiegherà meno tempo a raggiungere la Terra, in quanto il getto nel frattempo si è molto avvicinato a noi. La velocità risultante apparirà superluminale, pur non essendolo realmente. Nel caso di MAXI J1820+070, il getto meridionale punta verso di noi, pertanto sembra che si muova più rapidamente rispetto a quello settentrionale. La velocità reale delle particelle in entrambi i getti è superiore all’ottanta percento della velocità della luce.

Gli scienziati hanno osservato in banda X soltanto altri due esempi di getti lanciati a velocità così elevata. MAXI J1820+070 è stato osservato anche in banda radio nel 2018, da un team guidato da Joe Bright dell’University of Oxford. Le analisi combinate dei dati in banda X e radio hanno fornito informazioni fondamentali sui getti: ad esempio si è scoperto come i getti decelerano allontanandosi dal buco nero. Gran parte dell’energia nei getti non viene convertita in radiazione, ma viene rilasciata quando le particelle nel getto interagiscono con il materiale circostante. Sono queste interazioni a provocare la decelerazione del getto. Quando i getti collidono con il materiale circostante nello spazio interstellare, si formano energetici fronti d’urto.

Secondo i ricercatori milioni di miliardi di chilogrammi di materiale sono stati espulsi dal buco nero nei due getti il cui bagliore in banda X è stato individuato nel Giugno 2018. Questa quantità di massa è paragonabile a quella che si potrebbe accumulare sul disco circostante il buco nero nel giro di poche ore, ed è equivalente alla massa di un migliaio di Comete di Halley. Studiare sistemi come MAXI J1820+070 ci permette di apprendere maggiori informazioni sui getti prodotti da buchi neri di massa stellare e sulla loro interazione con l’ambiente circostante. Lo studio è pubblicato su The Astrophysical Journal Letters.

Credit: NASA/CXC/M.Weiss

Nell’immagine rappresentazione artistica di un buco nero intento a divorare una stella
https://chandra.harvard.edu/photo/2020/maxij1820/