Uno dei telescopi spaziali dell’ESA sta osservando un buco nero supermassiccio che ha iniziato a emettere potentissimi raggi X.
Sebbene sappiamo che i buchi neri supermassicci (milioni di volte la massa del nostro Sole) si nascondono al centro della maggior parte delle galassie, la loro stessa natura li rende difficili da individuare e studiare. Contrariamente all’idea popolare dei buchi neri che “divorano” costantemente materia, questi mostri gravitazionali possono trascorrere lunghi periodi di tempo in una fase dormiente e inattiva. Questo è stato il caso del buco nero supermassiccio al centro di SDSS1335+0728, una galassia lontana e insignificante a 300 milioni di anni luce di distanza da noi nella costellazione della Vergine. Dopo essere rimasto inattivo per decenni, si è improvvisamente risvegliato e ha recentemente iniziato a produrre lampi di raggi X senza precedenti.
Il risveglio del gigante dormiente
I primi segnali di attività sono apparsi alla fine del 2019, quando la galassia ha inaspettatamente iniziato a brillare intensamente, attirando l’attenzione degli astronomi. Dopo averla studiata per diversi anni, hanno concluso che gli insoliti cambiamenti osservati erano probabilmente il risultato dell’improvvisa “accensione” del buco nero, entrando in una fase attiva. La luminosa e compatta regione centrale della galassia è ora classificata come nucleo galattico attivo, soprannominato “Ansky”.
Nel febbraio 2024, un team guidato da Lorena Hernández-García, ricercatrice presso l’Università di Valparaiso, in Cile, ha iniziato a vedere esplosioni di raggi X provenienti da Ansky a intervalli quasi regolari. Questo raro evento offre agli astronomi l’opportunità di osservare il comportamento di un buco nero in tempo reale, utilizzando i telescopi spaziali a raggi X XMM-Newton e i telescopi NICER, Chandra e Swift della NASA.
Questo fenomeno è noto come “eruzione quasi periodica” o QPE. Le QPE sono eventi di brillamento di breve durata. Ed è la prima volta che osserviamo un evento del genere in un buco nero che sembra risvegliarsi”, spiega Lorena. Il primo episodio di QPE è stato scoperto nel 2019 e da allora ne abbiamo rilevati solo pochi altri. Non capiamo ancora cosa li causi. Studiare Ansky ci aiuterà a comprendere meglio i buchi neri e come si evolvono.
Un comportamento enigmatico
La gravità di un buco nero cattura la materia che si avvicina troppo e può farla a pezzi. La materia di una stella catturata, ad esempio, viene distribuita in un disco caldo, luminoso e in rapida rotazione, chiamato disco di accrescimento. Si pensa attualmente che le QPE siano causate da un oggetto (che potrebbe essere una stella o un piccolo buco nero) che ha iniziato a interagire con questo disco di accrescimento e che siano dovute alla sua distruzione. Ma non ci sono prove che Ansky abbia distrutto una stella.
Le straordinarie caratteristiche dei lampi ricorrenti di Ansky hanno spinto il team di ricerca a considerare altre possibilità. Il disco di accrescimento potrebbe essere formato dal gas catturato dal buco nero nelle sue vicinanze, e non da una stella disintegrata. In questo scenario, i brillamenti di raggi X proverrebbero da shock ad alta energia nel disco, provocati da un piccolo oggetto celeste che attraversa e distrugge ripetutamente il materiale orbitante. “Le esplosioni di raggi X di Ansky sono dieci volte più lunghe e dieci volte più luminose di quelle che vediamo in un tipico QPE“, afferma Joheen Chakraborty, membro del team e dottorando presso il Massachusetts Institute of Technology, USA.
Ognuna di queste eruzioni rilascia un’energia cento volte superiore a quella che abbiamo osservato altrove. Le eruzioni di Ansky mostrano anche la cadenza più lunga mai osservata, di circa 4,5 giorni. Questo spinge i nostri modelli ai limiti e mette in discussione le nostre attuali convinzioni su come vengano generati questi lampi di raggi X.
Buchi neri in azione
Poter osservare l’evoluzione di Ansky in tempo reale rappresenta per gli astronomi un’opportunità senza precedenti di scoprire di più sui buchi neri e sugli eventi energetici che alimentano. “Per quanto riguarda i QPE, siamo ancora al punto in cui disponiamo di più modelli che dati e abbiamo bisogno di più osservazioni per capire cosa sta succedendo“, afferma Erwan Quintin, ricercatore dell’ESA e astronomo dei raggi X.
Le QPE
Pensavamo che le QPE fossero il risultato di piccoli oggetti celesti catturati da oggetti molto più grandi e che precipitassero a spirale verso di loro. Le eruzioni di Ansky sembrano raccontarci una storia diversa. Queste esplosioni ripetitive sono probabilmente associate anche a onde gravitazionali che la futura missione LISA dell’ESA potrebbe essere in grado di catturare. È fondamentale dunque disporre di queste osservazioni a raggi X che integreranno i dati sulle onde gravitazionali e ci aiuteranno a risolvere l’enigmatico comportamento dei buchi neri massicci.
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Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su ESA
- Leggi il paper scientifico intitolato “Discovery of extreme quasi-periodic eruptions in a newly accreting massive black hole” pubblicato su Nature Astronomy
