Credito:Chandra X-Ray Center
Gli astronomi hanno effettuato una misurazione da record dello spin di un buco nero, una delle due proprietà fondamentali dei buchi neri. L'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA mostra che questo buco nero ruota più lentamente della maggior parte dei suoi cugini più piccoli.
Questo è il buco nero più massiccio con un'accurata misurazione dello spin e fornisce suggerimenti su come crescono alcuni dei più grandi buchi neri dell'universo.
I buchi neri supermassicci contengono milioni o addirittura miliardi di volte più massa del Sole. Gli astronomi pensano che quasi ogni grande galassia abbia un buco nero supermassiccio al centro. Sebbene l'esistenza dei buchi neri supermassicci non sia in discussione, gli scienziati stanno ancora lavorando per capire come crescono ed evolvono. Un'informazione fondamentale è la velocità di rotazione dei buchi neri.
"Ogni buco nero può essere definito solo da due numeri:il suo spin e la sua massa", ha affermato Julia Sisk-Reynes dell'Institute of Astronomy (IoA) dell'Università di Cambridge nel Regno Unito, che ha guidato il nuovo studio. "Anche se suona abbastanza semplice, capire quei valori per la maggior parte dei buchi neri si è rivelato incredibilmente difficile."
Per questo risultato, i ricercatori hanno osservato i raggi X che rimbalzavano su un disco di materiale che vorticava attorno al buco nero in un quasar noto come H1821+643. I quasar contengono buchi neri supermassicci in rapida crescita che generano grandi quantità di radiazioni in una piccola regione intorno al buco nero. Situato in un ammasso di galassie a circa 3,4 miliardi di anni luce dalla Terra, il buco nero di H1821+643 è compreso tra circa tre e 30 miliardi di masse solari, il che lo rende uno dei più massicci conosciuti. Al contrario, il buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia pesa circa quattro milioni di Soli.
Le forti forze gravitazionali vicino al buco nero alterano l'intensità dei raggi X a diverse energie. Maggiore è l'alterazione, più vicino deve essere il bordo interno del disco al punto di non ritorno del buco nero, noto come orizzonte degli eventi. Poiché un buco nero rotante trascina lo spazio con sé e consente alla materia di orbitare più vicino di quanto sia possibile per uno non rotante, i dati dei raggi X possono mostrare la velocità con cui ruota il buco nero.
"Abbiamo scoperto che il buco nero in H1821+643 ruota circa la metà della velocità della maggior parte dei buchi neri che pesano tra circa un milione e dieci milioni di soli", ha affermato il coautore Christopher Reynolds, anche lui dell'IoA. "La domanda da un milione di dollari è:perché?"
La risposta potrebbe risiedere nel modo in cui questi buchi neri supermassicci crescono ed evolvono. Questa rotazione relativamente lenta supporta l'idea che i buchi neri più massicci come H1821+643 subiscono la maggior parte della loro crescita fondendosi con altri buchi neri, o dal gas che viene trascinato verso l'interno in direzioni casuali quando i loro grandi dischi vengono interrotti.
È probabile che i buchi neri supermassicci che crescono in questi modi subiscano spesso grandi cambiamenti di rotazione, incluso il rallentamento o la distorsione nella direzione opposta. La previsione è quindi che i buchi neri più massicci dovrebbero essere osservati per avere una gamma più ampia di velocità di rotazione rispetto ai loro parenti meno massicci.
D'altra parte, gli scienziati si aspettano che buchi neri meno massicci accumulino la maggior parte della loro massa da un disco di gas che ruota intorno a loro. Poiché ci si aspetta che tali dischi siano stabili, la materia in entrata si avvicina sempre da una direzione che farà girare i buchi neri più velocemente fino a raggiungere la massima velocità possibile, che è la velocità della luce.
"La rotazione moderata di questo oggetto ultramassiccio potrebbe essere una testimonianza della storia violenta e caotica dei più grandi buchi neri dell'universo", ha affermato il coautore James Matthews, anche lui dell'IoA. "Potrebbe anche fornire informazioni su ciò che accadrà al buco nero supermassiccio della nostra galassia miliardi di anni nel futuro, quando la Via Lattea entrerà in collisione con Andromeda e altre galassie".
Questo buco nero fornisce informazioni che integrano ciò che gli astronomi hanno appreso sui buchi neri supermassicci visti nella nostra galassia e in M87, che sono stati ripresi con il telescopio Event Horizon. In questi casi, le masse del buco nero sono ben note, ma lo spin no.
Un documento che descrive questi risultati di Sisk-Reynes e dei suoi collaboratori appare negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
Il Marshall Space Flight Center della NASA gestisce il programma Chandra. Il Chandra X-ray Center dello Smithsonian Astrophysical Observatory controlla le operazioni scientifiche da Cambridge, Massachusetts, e le operazioni di volo da Burlington, Massachusetts. + Esplora ulteriormente
