Un team di astronomi del Regno Unito riporta la prima rilevazione di materia che cade in un buco nero al 30 percento della velocità della luce, situato al centro della galassia lontana miliardi di anni luce PG1211+143. Il gruppo, guidato dal professor Ken Pounds dell'Università di Leicester, ha utilizzato i dati dell'osservatorio a raggi X dell'Agenzia spaziale europea XMM-Newton per osservare il buco nero. I loro risultati appaiono in un nuovo documento in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .

I buchi neri sono oggetti con campi gravitazionali così forti che nemmeno la luce viaggia abbastanza velocemente da sfuggire alla loro presa, da qui la descrizione "nero". Sono estremamente importanti in astronomia perché offrono il modo più efficiente di estrarre energia dalla materia. Come diretta conseguenza, il gas in caduta - accrescimento - sui buchi neri deve essere il motore dei fenomeni più energetici dell'Universo.

Il centro di quasi tutte le galassie, come la nostra Via Lattea, contiene un cosiddetto buco nero supermassiccio, con masse da milioni a miliardi di volte la massa del nostro Sole. Con abbastanza materia che cade nel buco, questi possono diventare estremamente luminosi, e sono visti come un quasar o nucleo galattico attivo (AGN).

Tuttavia i buchi neri sono così compatti che il gas ruota quasi sempre troppo per poterci cadere direttamente. Invece orbita intorno al buco, avvicinandosi gradualmente attraverso un disco di accrescimento, una sequenza di orbite circolari di dimensioni decrescenti. Mentre il gas si muove verso l'interno, si muove sempre più veloce e diventa caldo e luminoso, trasformando l'energia gravitazionale nella radiazione osservata dagli astronomi.

Si presume spesso che l'orbita del gas attorno al buco nero sia allineata con la rotazione del buco nero, ma non vi è alcuna ragione convincente per questo. Infatti, la ragione per cui abbiamo l'estate e l'inverno è che la rotazione giornaliera della Terra non si allinea con la sua orbita annuale attorno al Sole.

Fino ad ora non era chiaro come la rotazione disallineata potesse influenzare la caduta del gas. Ciò è particolarmente rilevante per l'alimentazione di buchi neri supermassicci poiché la materia (nuvole di gas interstellari o persino stelle isolate) può cadere da qualsiasi direzione.

Utilizzando i dati di XMM-Newton, Il prof. Pounds ei suoi collaboratori hanno esaminato gli spettri dei raggi X (dove i raggi X sono dispersi per lunghezza d'onda) dalla galassia PG211+143. Questo oggetto si trova a più di un miliardo di anni luce di distanza in direzione della costellazione Coma Berenice, ed è una galassia di Seyfert, caratterizzato da un AGN molto brillante derivante dalla presenza del massiccio buco nero al suo nucleo.

I ricercatori hanno scoperto che gli spettri sono fortemente spostati verso il rosso, mostrando che la materia osservata sta cadendo nel buco nero all'enorme velocità del 30% della velocità della luce, o circa 100, 000 chilometri al secondo. Il gas non ha quasi alcuna rotazione intorno al foro, e viene rilevato estremamente vicino ad esso in termini astronomici, ad una distanza di sole 20 volte la dimensione del buco (il suo orizzonte degli eventi, il confine della regione dove non è più possibile fuggire).

L'osservazione concorda strettamente con i recenti lavori teorici, anche a Leicester e utilizzando l'impianto di supercomputer Dirac nel Regno Unito che simula lo "strappo" di dischi di accrescimento disallineati. Questo lavoro ha dimostrato che gli anelli di gas possono rompersi e scontrarsi tra loro, annullando la loro rotazione e lasciando cadere il gas direttamente verso il buco nero.

Prof. Pounds, dal Dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Leicester, ha dichiarato:"La galassia che stavamo osservando con XMM-Newton ha un buco nero di 40 milioni di massa solare che è molto luminoso ed evidentemente ben alimentato. Infatti circa 15 anni fa abbiamo rilevato un vento potente che indicava che il buco era sovralimentato. Mentre tale i venti si trovano ora in molte galassie attive, PG1211+143 ha ora prodotto un altro "primo, "con il rilevamento della materia che si tuffa direttamente nel buco stesso."

Continua:"Siamo stati in grado di seguire un ammasso di materia delle dimensioni della Terra per circa un giorno, mentre veniva tirato verso il buco nero, accelerando a un terzo della velocità della luce prima di essere inghiottito dal buco."

Un'ulteriore implicazione della nuova ricerca è che è probabile che l'"accrescimento caotico" da dischi disallineati sia comune per i buchi neri supermassicci. Tali buchi neri ruoterebbero quindi molto lentamente, essere in grado di accettare molto più gas e far crescere le loro masse più rapidamente di quanto generalmente si creda, fornendo una spiegazione del motivo per cui i buchi neri che si sono formati nell'Universo primordiale hanno rapidamente acquisito masse molto grandi.