Un'impressione artistica del sistema di buchi neri MAXI J1820+070, in base alle caratteristiche osservate. Il buco nero si nutre della stella compagna, trascinando la materia in un vasto disco di materia ispiratrice. Mentre si avvicina al buco nero stesso, parte di quel materiale viene proiettato in 'getti' energetici a raggio di matita sopra e sotto il disco. La luce qui è abbastanza intensa da eclissare il Sole mille volte. ©John Paice Credito:©John Paice. Tipo di licenza Attribuzione (CC BY 4.0)
Un team internazionale di astronomi, guidato dall'Università di Southampton, hanno utilizzato fotocamere all'avanguardia per creare un filmato ad alto frame rate di un sistema di buchi neri in crescita con un livello di dettaglio mai visto prima. Nel processo hanno scoperto nuovi indizi per comprendere le immediate vicinanze di questi oggetti enigmatici. Gli scienziati pubblicano il loro lavoro in un nuovo articolo in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
I buchi neri possono nutrirsi di una stella vicina e creare vasti dischi di accrescimento di materiale. Qui, l'effetto della forte gravità del buco nero e del campo magnetico del materiale può causare l'emissione di livelli di radiazione rapidamente variabili dal sistema nel suo insieme.
Questa radiazione è stata rilevata in luce visibile dallo strumento HiPERCAM sul Gran Telescopio Canarias (La Palma, Isole Canarie) e ai raggi X dall'osservatorio NICER della NASA a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.
Il sistema di buchi neri studiato si chiama MAXI J1820+070, ed è stato scoperto per la prima volta all'inizio del 2018. Sono solo circa 10, 000 anni luce di distanza, nella nostra Via Lattea. Ha la massa di circa 7 Soli, con questo crollò in una regione di spazio più piccola della City di Londra.
Indagare su questi sistemi è solitamente molto difficile, poiché le loro distanze li rendono troppo deboli e troppo piccoli per essere visti - nemmeno usando l'Event Horizon Telescope, che di recente ha fotografato il buco nero al centro della galassia M87. Gli strumenti HiPERCAM e NICER, tuttavia, consentono ai ricercatori di registrare "filmati" della luce che cambia dal sistema a oltre trecento fotogrammi al secondo, catturare violenti 'crepitii' e 'flaring' della luce visibile e dei raggi X.
Giovanni Pace, uno studente laureato presso l'Università di Southampton e il Centro interuniversitario per l'astronomia e l'astrofisica in India è stato l'autore principale dello studio che presenta questi risultati, e anche l'artista che ha creato il film. Ha spiegato il lavoro come segue:"Il film è stato realizzato utilizzando dati reali, ma rallentato a 1/10 della velocità effettiva per consentire all'occhio umano di percepire i bagliori più rapidi. Possiamo vedere come il materiale intorno al buco nero sia così luminoso, sta eclissando la stella che sta consumando, e gli sfarfallii più veloci durano solo pochi millisecondi:questo è l'output di un centinaio di soli e più che vengono emessi in un batter d'occhio."
I ricercatori hanno anche scoperto che i cali nei livelli di raggi X sono accompagnati da un aumento della luce visibile (e viceversa). E si è scoperto che i lampi più veloci nella luce visibile emergono una frazione di secondo dopo i raggi X. Tali modelli rivelano indirettamente la presenza di plasma distinto, materiale estremamente caldo in cui gli elettroni vengono strappati agli atomi, in strutture immerse nell'abbraccio della gravità del buco nero, altrimenti troppo piccolo per essere risolto.
Questa non è la prima volta che viene trovata; una differenza di una frazione di secondo tra i raggi X e la luce visiva è stata osservata in altri due sistemi che ospitano buchi neri, ma non è mai stata osservata a questo livello di dettaglio. I membri di questo team internazionale sono stati in prima linea in questo campo negli ultimi dieci anni. Dottor Poshak Gandhi, anche di Southampton, trovato le stesse indicazioni di tempo fugace anche nei due sistemi precedenti.
Ha commentato il significato di questi risultati:"Il fatto che ora vediamo questo in tre sistemi rafforza l'idea che sia una caratteristica unificante di tali buchi neri in crescita. Se è vero, questo deve dirci qualcosa di fondamentale su come funzionano i flussi di plasma attorno ai buchi neri.
"Le nostre migliori idee invocano una profonda connessione tra frammenti di plasma inspiranti e in uscita. Ma queste sono condizioni fisiche estreme che non possiamo replicare nei laboratori della Terra, e non capiamo come la natura riesca a farlo. Tali dati saranno cruciali per individuare la teoria corretta".
