Al centro di una galassia lontana, un buco nero sta lentamente consumando un disco di gas che gli turbina intorno come l'acqua che circonda uno scarico. Mentre un costante rivolo di gas viene tirato nelle fauci spalancate, le particelle ultracalde si raccolgono vicino al buco nero, sopra e sotto il disco, generando un brillante bagliore di raggi X che può essere visto a 300 milioni di anni luce di distanza sulla Terra. Queste raccolte di gas ultracaldo, chiamate corone di buchi neri, sono noti per mostrare notevoli cambiamenti nella loro luminosità, illuminando o attenuando fino a 100 volte mentre un buco nero si alimenta.

Ma due anni fa, gli astronomi hanno osservato con soggezione come i raggi X dalla corona del buco nero in una galassia nota come 1ES 1927+654 scomparissero completamente, dissolvenza di un fattore 10, 000 in circa 40 giorni. Quasi subito cominciò a rimbalzare, e circa 100 giorni dopo era diventato quasi 20 volte più luminoso di prima dell'evento.

La luce dei raggi X dalla corona di un buco nero è un sottoprodotto diretto dell'alimentazione del buco nero, quindi la scomparsa di quella luce da 1ES 1927+654 probabilmente significa che le sue scorte di cibo erano state tagliate. In un nuovo studio in Lettere per riviste astrofisiche , gli scienziati ipotizzano che una stella in fuga potrebbe essersi avvicinata troppo al buco nero ed essere stata fatta a pezzi. Se questo era il caso, detriti in rapido movimento dalla stella potrebbero essersi schiantati attraverso parte del disco, disperdendo brevemente il gas.

"Normalmente non vediamo variazioni come questa nell'accrescimento dei buchi neri, " ha detto Claudio Ricci, un assistente professore all'Università Diego Portales di Santiago, Chile, e autore principale dello studio. "Era così strano che all'inizio abbiamo pensato che forse ci fosse qualcosa di sbagliato nei dati. Quando abbiamo visto che era reale, è stato molto emozionante. Ma non avevamo nemmeno idea di cosa avessimo a che fare; nessuno con cui abbiamo parlato aveva visto niente di simile".

Quasi ogni galassia dell'universo può ospitare un buco nero supermassiccio al suo centro, come quello in 1ES 1927+654, con masse milioni o miliardi di volte maggiori del nostro Sole. Crescono consumando il gas che li circonda, altrimenti noto come disco di accrescimento. Perché i buchi neri non emettono né riflettono la luce, non possono essere visti direttamente, ma la luce delle loro corone e dischi di accrescimento offre un modo per conoscere questi oggetti oscuri.

L'ipotesi stellare degli autori è supportata anche dal fatto che pochi mesi prima della scomparsa del segnale a raggi X, osservatori sulla Terra hanno visto il disco illuminarsi considerevolmente nelle lunghezze d'onda della luce visibile (quelle che possono essere viste dall'occhio umano). Ciò potrebbe essere dovuto alla collisione iniziale dei detriti stellari con il disco.

Scavando più a fondo

L'evento scomparsa in 1ES 1927+654 è unico non solo per il drammatico cambiamento di luminosità, ma anche per come gli astronomi sono stati in grado di studiarlo a fondo. Il bagliore di luce visibile ha spinto Ricci e i suoi colleghi a richiedere il monitoraggio di follow-up del buco nero utilizzando la stella di neutroni della NASA Interior Composition Explorer (NICER), un telescopio a raggi X a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. In totale, NICER ha osservato il sistema 265 volte in 15 mesi. Un ulteriore monitoraggio a raggi X è stato ottenuto con l'Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA - che ha anche osservato il sistema alla luce ultravioletta - così come il Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) della NASA e l'ESA (Agenzia spaziale europea) XMM-Newton osservatorio (che ha coinvolgimento della NASA).

Quando la luce dei raggi X dalla corona è scomparsa, NICER e Swift hanno osservato raggi X a bassa energia dal sistema in modo che, collettivamente, questi osservatori hanno fornito un flusso continuo di informazioni durante l'evento.

Sebbene una stella ribelle sembri il colpevole più probabile, gli autori fanno notare che potrebbero esserci altre spiegazioni per l'evento senza precedenti. Una caratteristica notevole delle osservazioni è che il calo complessivo della luminosità non è stato una transizione graduale:giorno dopo giorno, i raggi X a bassa energia NICER rilevati hanno mostrato una variazione drammatica, a volte cambia in luminosità di un fattore 100 in appena otto ore. In casi estremi, è noto che le corone dei buchi neri diventano 100 volte più luminose o più deboli, ma su tempi molto più lunghi. Tali rapidi cambiamenti che si sono verificati ininterrottamente per mesi sono stati straordinari.

"Questo set di dati contiene molti enigmi, " ha detto Erin Kara, un assistente professore di fisica presso il Massachusetts Institute of Technology e coautore del nuovo studio. "Ma è eccitante, perché significa che stiamo imparando qualcosa di nuovo sull'universo. Pensiamo che l'ipotesi della stella sia buona, ma penso anche che analizzeremo questo evento per molto tempo".

È possibile che questo tipo di variabilità estrema sia più comune nei dischi di accrescimento dei buchi neri di quanto gli astronomi si rendano conto. Molti osservatori operativi e futuri sono progettati per cercare cambiamenti a breve termine nei fenomeni cosmici, una pratica nota come "astronomia nel dominio del tempo, " che potrebbe rivelare più eventi come questo.

"Questo nuovo studio è un ottimo esempio di come la flessibilità nella pianificazione delle osservazioni consenta alle missioni della NASA e dell'ESA di studiare oggetti che si evolvono relativamente rapidamente e di cercare cambiamenti a lungo termine nel loro comportamento medio, " ha detto Michael Loewenstein, un coautore dello studio e un astrofisico per la missione NICER presso l'Università del Maryland College Park e il Goddard Space Flight Center (GSFC) della NASA a Greenbelt, Maryland. "Questo buco nero nutriente tornerà allo stato in cui si trovava prima dell'evento di interruzione? O il sistema è stato radicalmente cambiato? Stiamo continuando le nostre osservazioni per scoprirlo".