Sono i raggi della Morte Nera della natura:getti di energia ultrapotenti che fuoriescono dalle vicinanze dei buchi neri come raggi mortali della super-arma di Star Wars.

Ora un team di scienziati guidato dall'Università di Southampton ha compiuto un passo avanti verso la comprensione di questi misteriosi fenomeni cosmici - noti come getti relativistici - misurando la velocità con cui si "accendono" e iniziano a brillare una volta lanciati.

Come si formano questi getti è ancora un enigma. Una teoria suggerisce che si sviluppino all'interno del "disco di accrescimento" - la materia risucchiata nell'orbita di un buco nero in crescita. L'estrema gravità all'interno del disco torce e allunga i campi magnetici, spremere a caldo, materiale del disco magnetizzato chiamato plasma fino a quando non erutta sotto forma di pilastri magnetici diretti in modo opposto lungo l'asse di rotazione del buco nero.

Il plasma viaggia lungo questi getti focalizzati e guadagna un'incredibile velocità, sparando attraverso vasti tratti di spazio. Ad un certo punto, il plasma comincia a brillare, ma come e dove ciò si verifica nel jet è stato dibattuto dagli scienziati.

In un nuovo studio pubblicato oggi in Astronomia della natura , un team internazionale di scienziati guidati dal dott. Poshak Gandhi mostra come hanno usato osservazioni precise a più lunghezze d'onda di un sistema binario chiamato V404 Cygni - costituito da una stella e un buco nero che orbitano strettamente l'uno intorno all'altro, con il buco nero che si nutre di materia dalla stella che cade attraverso il disco - per gettare luce su questo fenomeno molto dibattuto.

V404 Cygni si trova a circa 7, A 800 anni luce di distanza nella costellazione del Cigno, e pesa quanto circa nove dei nostri Soli messi insieme. Il dottor Gandhi e i suoi collaboratori hanno acquisito i dati nel giugno 2015, quando è stato osservato V404 Cygni irradiare una delle più brillanti "esplosioni" di luce da un buco nero mai viste - abbastanza brillante da essere visibile ai piccoli telescopi usati dagli astrofili, e abbastanza energico da fare a pezzi un pianeta simile alla Terra se adeguatamente focalizzato.

Usando i telescopi sulla Terra e nello spazio osservando esattamente allo stesso tempo, hanno catturato un ritardo di 0,1 secondi tra i bagliori di raggi X emessi da vicino al buco nero, dove si forma il getto, e la comparsa di lampi di luce visibile, segnando il momento in cui il plasma a getto accelerato inizia a brillare.

Questo ritardo di "battito di ciglia" è stato calcolato per rappresentare una distanza massima di 19, 000 miglia (30, 000 chilometri), impossibile da risolvere alla distanza di V404 con qualsiasi telescopio attuale.

dottor Gandhi, dell'Università di Southampton, ha dichiarato:"Gli scienziati osservano i jet da decenni, ma sono lontani dal comprendere come la natura crei queste strutture incredibilmente vaste ed energetiche.

"Ora, per la prima volta, abbiamo catturato il ritardo temporale tra la comparsa dei raggi X e la comparsa della luce ottica in un buco nero di massa stellare nel momento in cui viene attivato il getto di plasma. Questo pone fine alla polemica sull'origine dei flash ottici, e ci fornisce anche una distanza critica sulla quale il plasma a getto deve essere stato fortemente accelerato a velocità prossime a quella della luce".

In termini di Star Wars, la misurazione chiave di questo studio può essere approssimativamente paragonata alla misurazione della distanza tra la superficie della Morte Nera, dove si sprigionano molteplici raggi di luce, e il punto in cui convergono in un unico raggio luminoso.

"Ma la fisica dei getti dei buchi neri non ha nulla a che fare con i laser o con i cristalli Kyber immaginari che alimentano la Morte Nera. La natura ha trovato altri modi per alimentare i getti, " ha detto il dottor Gandhi. "La gravità e i campi magnetici giocano qui i ruoli chiave, e questo è il meccanismo che stiamo cercando di svelare".

Lo studio crea anche un collegamento tra V404 Cygni e buchi neri supermassicci, che giacciono al centro di galassie massicce e che pesano miliardi di volte più dei buchi neri di massa stellare. Una fisica dei getti simile può essere applicata a tutti i buchi neri.

Il dottor Gandhi ha detto:"Questa è una scoperta emozionante e importante che può essere reinserita nella teoria sui getti relativistici, e contribuisce alla nostra comprensione sempre crescente dei buchi neri".

L'emissione di raggi X, che rappresenta il disco di accrescimento che "alimenta" il getto alla sua base, è stato catturato dall'orbita terrestre dal telescopio NuSTAR della NASA, mentre nel momento in cui il getto è diventato visibile quando la luce ottica è stata catturata dalla telecamera ad alta velocità ULTRACAM, montato sul telescopio William Herschel alla Palma, nelle Isole Canarie.

Professor Vik Dhillon, dell'Università di Sheffield, il ricercatore principale dietro ULTRACAM, ha commentato:"Questa scoperta è stata resa possibile grazie alla nostra fotocamera che raccoglie 28 fotogrammi al secondo. Dimostra il potenziale non sfruttato dello studio dei fenomeni astrofisici ad alta velocità".

Allo stesso tempo, onde radio dalle porzioni estese del plasma jet sono state osservate da un team del professor Rob Fender, dell'Università di Oxford, utilizzando il radiotelescopio AMI-LA, a Cambridge, UK.

Il professor Fender ha dichiarato:"Queste osservazioni sono un altro importante passo avanti verso la comprensione esatta di come si formano i getti relativistici dai buchi neri. I rilevamenti radio provengono dal getto esterno e sono l'indicatore chiave e inequivocabile dell'attività in corso del getto. I sensori ottici, Anche i raggi X e la radio sono stati cruciali per quella scoperta".