Un team di ricercatori dell'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha, per la prima volta, ha rilevato un'emissione infrarossa costante dai venti prodotti durante l'eruzione di un buco nero in una binaria di raggi X.

Fino ad ora, questi flussi di materiale erano stati rilevati solo in altri intervalli di lunghezze d'onda, come i raggi X o all'interno dello spettro visibile, a seconda della fase in cui il buco nero consuma il materiale circostante. Questo studio fornisce la prima prova che i venti sono presenti durante l'evoluzione dell'eruzione, indipendentemente dalla fase, rappresentando un passo avanti nella comprensione dei misteriosi processi di accrescimento sui buchi neri di massa stellare. L'articolo è appena stato pubblicato su Astronomia e Astrofisica .

binari a raggi X, come suggerisce il nome, sono stelle binarie che emettono una forte radiazione nei raggi X. Sono formati da un oggetto compatto, normalmente un buco nero, con un compagno stellare. Le binarie a raggi X a bassa massa (LMXB) hanno compagni con masse uguali a, o meno della massa del sole. In questi sistemi le due stelle orbitano a una distanza così piccola che parte della massa della stella cade nel pozzo gravitazionale del buco nero, formando un disco piatto di materiale attorno ad esso. Questo processo è chiamato accrescimento, e il disco è un disco di accrescimento.

Le binarie a raggi X transitorie sono quelle in cui la quantità di massa che si accumula sul buco nero è inizialmente piccola e la sua luminosità è troppo bassa per essere rilevata dalla Terra, ma che passano a stati eruttivi in ​​cui il tasso di accrescimento del buco nero aumenta e il materiale nel disco si riscalda, raggiungendo valori compresi tra 1 milione e 10 milioni di gradi Kelvin. Durante queste eruzioni, che può durare da settimane a diversi mesi, il sistema emette un grande flusso di raggi X, e la sua luminosità aumenta di parecchie magnitudini.

Gli astronomi non conoscono ancora gli esatti processi fisici che si verificano durante questi episodi di accrescimento. "Questi sistemi sono luoghi in cui la materia è soggetta a campi gravitazionali che sono tra i più forti dell'universo, così che le binarie a raggi X sono laboratori di fisica che la natura ci fornisce per lo studio degli oggetti compatti e del comportamento della materia che li circonda, " spiega Javier Sánchez Sierras, un ricercatore pre-dottorato presso l'IAC e il primo autore dell'articolo.

Uno dei processi fisici più importanti che gli scienziati devono comprendere sono i venti di materiale espulso durante gli episodi di accrescimento. Teo Munoz Darias, una ricerca IAC e coautore dell'articolo, dice, "Lo studio dei venti in quei sistemi è una chiave per comprendere i processi di accrescimento, perché i venti possono espellere ancora più materia di quella accumulata dal buco nero".

Lo stesso vento, stati diversi

L'articolo presenta la scoperta dei venti dal buco nero MAXI J1820+070 nella gamma dell'infrarosso durante un'eruzione avvenuta nel 2018-2019. Negli ultimi due decenni, venti sono stati osservati nei raggi X durante le cosiddette eruzioni "morbide" in cui la radiazione emessa dal disco di accrescimento è dominante, mostrando alta luminosità. Più recentemente, lo stesso gruppo all'IAC ha scoperto venti a lunghezze d'onda visibili nel duro stato di accrescimento, che sono caratterizzati dalla comparsa di un getto sostanzialmente perpendicolare al disco di accrescimento, e che emette fortemente a lunghezze d'onda radio.

Sánchez Sierras dice, "In questo studio, abbiamo mostrato la scoperta di venti infrarossi che sono presenti sia durante gli stati di accrescimento hard che soft durante la piena evoluzione dell'eruzione, in modo che la loro presenza non dipenda dallo stato di accrescimento. È la prima volta che si osserva questo tipo di vento." I ricercatori hanno anche dimostrato che le proprietà cinematiche del vento sono simili a quelle osservate nel 2019 nel visibile, raggiungendo velocità fino a 1800 km/s.

"Questi dati suggeriscono che il vento è lo stesso per entrambi i casi, ma la sua visibilità cambia lunghezza d'onda durante l'evoluzione dell'eruzione, il che indicherebbe che il sistema sta perdendo massa e momento angolare durante il processo dell'eruzione, " spiega Muñoz Darias. Questi risultati sono significativi perché aggiungono un nuovo elemento al quadro globale dei venti in questi sistemi, e rappresentano un passo verso l'obiettivo di una completa comprensione dei processi di accrescimento sui buchi neri di massa stellare.