Un nuovo studio ha fatto luce sul meccanismo con cui i buchi neri emettono i violentissimi getti relativistici che espellono materiale dal disco di accrescimento
Sappiamo da tempo che i buchi neri possono emettere potenti getti di gas ionizzato. Questi getti si allontanano dal buco nero a una velocità prossima a quella della luce e per questo motivo prendono il nome di “getti relativistici”. I getti prodotti dai buchi neri supermassicci sono così potenti che sono visti come quasar a miliardi di anni luce di distanza. Ma a pensarci bene, i getti sono un po’ controintuitivi. I buchi neri intrappolano e consumano materia grazie alla loro enorme gravità, quindi come possono allontanare flussi di materia? Ecco che ora, un recente studio pubblicato su Publications of the Astronomical Society of Japan, ne ha mostrato il funzionamento.
Buchi neri stellari
In questo studio, il team ha cercato dati sui buchi neri di massa stellare. Sebbene minuscoli rispetto ai loro cugini supermassicci che alimentano i quasar, i buchi neri di massa stellare sono guidati da una fisica molto simile. Evolvono anche su una scala temporale molto più breve a causa delle loro dimensioni ridotte. Alcuni buchi neri producono getti attivamente per lunghi periodi di tempo, mentre altri sono quiescenti. Ma ci sono anche buchi neri che alternano periodi attivi e quiescenti. Il team si è concentrato su uno di questi buchi neri, noto come XTE J1859+226.
Un sistema binario
Questo particolare buco nero di massa stellare fa parte di un sistema binario. La sua compagna è una stella simile al Sole. Mentre i due orbitano l’uno attorno all’altro, il buco nero cattura parte del materiale della compagna e, di conseguenza, produce getti ogni 3-4 giorni. Il team ha quindi analizzato le osservazioni radio e a raggi X del buco nero raccolte nel 1999 e nel 2000.
Le osservazioni radio hanno permesso al team di determinare quando si formano i getti, poiché ogni lobo di un getto è luminoso alle lunghezze d’onda radio. Le osservazioni a raggi X hanno permesso al team di comprendere il disco di materiale surriscaldato attorno al buco nero. Lo studio mostra che appena prima della comparsa dei getti, i raggi X del buco nero “si ammorbidiscono”, il che significa che diventano meno energetici e fluttuano meno.
Come in una piscina
Gli astronomi lo sapevano da tempo, ma il team è stato in grado di dimostrare che l’ammorbidimento è causato da un rapido movimento verso l’interno del materiale di accrescimento. Il materiale si muove verso l’interno lungo una linea nota come orbita circolare stabile più interna (ISCO). Basta un ulteriore avvicinamento che il materiale è destinato a cadere nel buco nero.
Due condizioni
Attraverso il loro lavoro, il team ha scoperto che devono essere soddisfatte due condizioni affinché si formi un getto: il bordo interno del disco di accrescimento di un buco nero deve restringersi rapidamente verso l’interno e deve raggiungere l’ISCO. È un po’ come quando si spruzza dell’acqua a qualcuno mentre si è in piscina. Si mettono le mani a coppa intorno a un po’ d’acqua e si strizzano rapidamente. Quando non c’è più spazio tra l’acqua e le mani, l’acqua schizza fuori con un flusso rapido.
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Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su Universe Today
- Leggi il paper scientifico intitolato “X-ray Spectral and Timing Properties of the Black Hole Binary XTE J1859+226 and their Relation to Jets” pubblicato su Publications of the Astronomical Society of Japan
