Gli astrofisici dell'Università statale di Mosca hanno trovato un nuovo modo per stimare la massa dei buchi neri supermassicci al di fuori della nostra galassia, anche se appena rilevabili. I risultati dello studio sono stati pubblicati in Astronomia e Astrofisica .

I buchi neri sono oggetti ipotetici la cui attrazione gravitazionale è così grande che nemmeno la luce può sfuggire. L'esistenza dei buchi neri deriva dalle soluzioni delle equazioni di Einstein. Gli scienziati hanno ripetutamente osservato il risultato delle interazioni del buco nero con la materia circostante, Per esempio, gas che cade nel buco nero.

"Se un buco nero assorbe una sostanza, c'è un cosiddetto accrescimento. A causa dell'attrito e del riscaldamento, provoca radiazioni, che ci permette di vedere l'oggetto indirettamente e dire che questo è un buco nero, " ha spiegato Elena Seifina, il principale ricercatore della SAI MSU. "Se i buchi neri non hanno una tale ricarica, allora potremmo anche non sospettare la loro esistenza."

Per comprendere la natura di tali buchi neri "dormienti", gli astronomi guidati da Elena Seifina si sono rivolti a diversi focolai da fonti extragalattiche. Uno di loro, Rapido J1644 + 57, è stata osservata nel 2011 contemporaneamente da diversi osservatori cosmici (RXTE, Swift e Suzaku) nelle gamme dei raggi X e gamma.

All'inizio, gli scienziati pensavano di vedere un altro lampo di raggi gamma (GRB) simile a quello osservato nelle galassie remote nella gamma più difficile dello spettro elettromagnetico. Però, la radiazione di tali bagliori di solito scompare in un giorno o due, sebbene il caso di Swift J1644 + 57 fosse diverso. "Lo strumento BAT del satellite Swift era puntato su di esso e ha visto che due giorni dopo, lo splash divenne ancora più luminoso. L'intera esplosione è stata osservata per due anni e poi si è spenta, "Ha spiegato Elena Seifina.

Gli astronomi hanno escluso l'oggetto dall'elenco GRB e sospettavano che stessero osservando la distruzione mareale della stella da parte di un buco nero supermassiccio. Una stella che vola a breve distanza da un buco nero viene distrutta dalle maree. In questo caso, la sua materia non cade subito sul buco nero, ma forma un disco di accrescimento temporaneo che risplende brillantemente e può essere visto dalla Terra.

In precedenza, l'unico modo per misurare la massa di un buco nero al centro di tali dischi di accrescimento era stimare la massima luminosità del disco, assumendo che si stabilisca l'equilibrio tra la pressione della radiazione elettromagnetica e le forze gravitazionali nel disco.

Nella sua tesi di dottorato, Elena Seyfina ha documentato osservazioni di brillamenti simili che coinvolgono buchi neri sia all'interno della nostra galassia che oltre, e ha riferito che l'inclinazione dello spettro dei raggi X cambia durante l'aumento della luminosità. Ha trovato caratteristiche specifiche dello spettro che indicavano chiaramente la presenza di buchi neri in questi oggetti. Gli scienziati hanno ipotizzato che se le forme (o l'evoluzione della forma) degli spettri di tali bagliori sono simili, quindi anche i processi che si verificano in essi sono simili, e la normalizzazione degli spettri è determinata solo da distanze variabili dagli oggetti e dalla loro massa.

Notando la somiglianza tra le tracce (la dipendenza dell'inclinazione spettrale dalla velocità di accrescimento) di oggetti noti e le tracce ottenute in nuovi brillamenti extragalattici, gli scienziati hanno suggerito che siano causati anche da stelle lacerate da buchi neri. Questo ha permesso loro di pesare i buchi neri invisibili in un modo nuovo, confrontandoli con buchi neri galattici di massa nota.

Così, un nuovo metodo per pesare i buchi neri extragalattici dormienti consente ai ricercatori di utilizzare i dati di oggetti galattici noti come, Per esempio, Cigno X-1, con un buco nero al centro. "I calcoli hanno mostrato che Swift J1644 + 57 conteneva un buco nero supermassiccio con una massa di 7×10 ⁶ masse solari. Questo è un oggetto che non vediamo, ma che fornisce un'elevata luminosità grazie al suo forte campo gravitazionale e un disco di accrescimento attorno ad esso, " ha spiegato Elena Seifina, l'autore della carta.

In precedenza, anche la valutazione delle masse dei buchi neri supermassicci ha utilizzato l'ultravioletto, ma per il nuovo metodo, la gamma di raggi X è sufficiente. Gli scienziati sperano che la versatilità del nuovo metodo sarà utile per valutare la massa di vari oggetti extragalattici, come i nuclei delle galassie di Seyfert e altri, dove i metodi tradizionali non funzionano in linea di principio.