Le recenti osservazioni di un buco nero che divora una stella possono aiutare gli scienziati a comprendere i loro complessi processi di alimentazione.

Diversi telescopi della NASA hanno recentemente osservato un enorme buco nero che faceva a pezzi una sfortunata stella a lei vicina. Situato a circa 250 milioni di anni luce dalla Terra, al centro di un’altra galassia, è stata la quinta osservazione di un buco nero vicino che distrugge una stella. Una volta che la stella è stata completamente spezzata dalla gravità del buco nero, gli astronomi hanno visto un drammatico aumento delle emissioni di luce a raggi X attorno al buco nero. Questo indica che mentre il materiale stellare viene trascinato verso il suo destino, forma una corona estremamente calda sopra il buco nero.

Il satellite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) della NASA è il telescopio spaziale più sensibile in grado di osservare queste lunghezze d’onda della luce e la vicinanza dell’evento ha fornito una visione senza precedenti della formazione e dell’evoluzione della corona il cui studio è stato pubblicato sull’Astrophysical Journal.

Gli eventi di interruzione delle maree

Animazione di un evento di interruzione delle maree da parte di un buco nero. Credit: Science Communication Lab/DESY

Il lavoro dimostra come la distruzione di una stella da parte di un buco nero – un processo formalmente noto come evento di interruzione delle maree – potrebbe essere utilizzata per capire meglio cosa succede al materiale catturato da uno di questi colossi prima che sia completamente divorato.

La maggior parte dei buchi neri che gli scienziati possono studiare sono circondati da gas caldo che si è accumulato nel corso di molti anni, a volte millenni, e ha formato dischi larghi miliardi di chilometri. In alcuni casi, questi dischi possono brillare più luminosi di intere galassie.

Anche intorno a queste sorgenti luminose, ma soprattutto attorno a buchi neri molto meno attivi, possono esserci stelle che vengono fatta a pezzi e consumate. E dall’inizio alla fine, il processo spesso richiede solo poche settimane. L’osservabilità e la breve durata degli eventi di interruzione delle maree li rendono particolarmente attraenti per gli astronomi, che possono capire come la gravità del buco nero manipola il materiale attorno ad esso, creando incredibili spettacoli di luce e nuove caratteristiche fisiche.

Il focus del nuovo studio è stato un evento chiamato AT2021ehb, che ha avuto luogo in una galassia con un buco nero centrale circa 10 milioni di volte la massa del nostro Sole (più o meno la differenza tra una palla da bowling e il Titanic). Durante questo evento di interruzione della marea, il lato della stella più vicino al buco nero è stato tirato più forte del lato opposto della stella, allungando l’intera struttura e lasciando nient’altro che un lungo spaghetto di gas caldo.

Un segnale sorprendente

Rappresentazione artistica di un buco nero circondato da un disco di gas incandescente. Credit: NASA/JPL-Caltech

Gli scienziati pensano che il flusso di gas attorno a un buco nero venga stravolto durante tali eventi, scontrandosi con sé stesso. Si ritiene che questo crei onde d’urto e flussi di gas verso l’esterno che generano luce visibile, nonché lunghezze d’onda non visibili all’occhio umano, come la luce ultravioletta e i raggi X.

Il materiale inizia quindi a depositarsi in un disco che ruota attorno al buco nero come l’acqua che circonda uno scarico, con un attrito che genera raggi X a bassa energia. Nel caso di AT2021ehb, questa serie di eventi si è svolta in soli 100 giorni.

Gli scienziati sono rimasti sorpresi quando NuSTAR ha rilevato una corona – una nuvola di plasma caldo, o atomi di gas con i loro elettroni strappati via – poiché le corone di solito appaiono con getti di gas che scorrono in direzioni opposte da un buco nero. Tuttavia, con l’evento di interruzione di marea AT2021ehb non ci sono stati getti, il che ha reso inaspettata l’osservazione della corona.

Le corone emettono raggi X ad alta energia rispetto a qualsiasi altra parte di un buco nero, ma gli scienziati non sanno da dove provenga il plasma o come possa diventare così caldo. Le osservazioni di AT2021ehb sono in accordo con l’idea che i campi magnetici abbiano qualcosa a che fare con il modo in cui si forma la corona, ma è necessario capire cosa sta causando quel campo magnetico così intenso. Per questo motivo ora gli sforzi si stanno concentrando per riuscire a trovare altri eventi di questo genere così che possano essere osservati e studiati.

Riferimenti: NASA\JPL, Astrophysical Journal

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