Echi radio d’un drammatico pasto stellare

Rappresentazione artistica di un getto proveniente da un buco nero supermassiccio durante la fase di accrescimento. Crediti: Eso/L. Calçada

Non c’è scampo per una stella, o qualsiasi altro oggetto, che si avvicina troppo a un buco nero supermassiccio: il finale è drammatico e lo spettacolo pirotecnico è garantito. Il colossale banchetto viene definito tecnicamente distruzione mareale (tidal disruption): lo sventurato oggetto viene catturato dal buco nero tramite la sua invincibile attrazione gravitazionale, le forze mareali deformano la stella, la fanno a pezzi creando un flusso di detriti che poi cadono all’interno del buco nero, illuminando lo spazio circostante con un getto luminoso di plasma ed energia. Qualche anno fa, l’11 novembre 2014, una rete globale di telescopi captò segnali elettromagnetici da 300 milioni di anni luce di distanza creati proprio da uno di questi bagliori mareali durante un pasto stellare.

Un gruppo di scienziati del Mit e della Johns Hopkins University ha di recente rilevato segnali radio dello stesso evento che si abbinano con le emissioni di raggi X prodotte dal flare (bagliore). Si tratta di veri e propri “echi” radio, per il 90 per cento simili alle emissioni dei raggi X dell’evento: sembrano essere la prova di un getto gigante di particelle altamente energetiche che fuoriesce dal buco nero mentre il materiale stellare sta cadendo all’interno. La potenza del getto è in qualche modo controllata dalla velocità con cui il buco nero distrugge la sua preda stellare.

«Il tasso di alimentazione del buco nero», spiega infatti Dheeraj Pasham, ricercatore postdoc presso il Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del Mit e primo autore dello studio, «controlla la forza del getto che produce. Un buco nero ben nutrito produce un getto forte, mentre un buco nero mal nutrito produce un getto debole o nessun getto. Questa è la prima volta in cui vediamo un getto controllato da un buco nero supermassiccio». Ciò vuol dire che la potenza del getto è determinata dal tasso di accrescimento.

Le forze gravitazionali generate da un buco nero sono così drammaticamente potenti da poter ridurre in frantumi una stella (cioè tra gli oggetti più imponenti dell’universo), facendo ricadere una pioggia di detriti all’interno del disco di accrescimento, che non è altro che un turbinio di materiale cosmico che alla fine si incanala e alimenta il buco nero. Si tratta di un processo che genera un’immensa quantità di energia. Gli scienziati hanno osservato i getti nelle bande dell’ottico, dell’ultravioletto, dei raggi X e anche, occasionalmente, nel radio. Si pensa che la fonte delle emissioni dei raggi X sia materiale presente nelle regioni più interne del disco di accrescimento, che sta per cadere nel buco nero. Le emissioni ottiche e ultraviolette probabilmente derivano da materiale più lontano nel disco, che alla fine verrà attirato nel buco nero. Un mistero sono, tuttavia, le emissioni radio prodotte durante la fase di distruzione mareale.

Pasham e il suo collega, Sjoert van Velzen della Johns Hopkins, hanno esaminato i dati registrati durante l’evento mareale del 2014 dalla rete di telescopi globale Asassn (All-sky Automated Survey for Supernovae). Subito dopo la scoperta iniziale, diversi telescopi si sono concentrati sull’evento, e gli astronomi hanno chiamato Asassn-14li l’esplosione generata durante il pasto stellare. Pasham e van Velzen hanno poi esaminato i dati di tre radiotelescopi per 180 giorni, scoprendo una chiara somiglianza con quanto osservato nei raggi X per lo stesso evento: hanno visto che le stesse fluttuazioni nello spettro dei raggi X sono apparse 13 giorni dopo anche nella banda radio e la somiglianza è quasi totale.

Dalle osservazioni è stato possibile calcolare che la regione da cui provengono le emissioni in X è grande circa 25 volte il nostro Sole, mentre la regione relativa alle emissioni radio è circa 400mila volte il raggio del Sole. Da questo i due ricercatori hanno ipotizzato che le onde radio siano state prodotte da un getto di particelle ad alta energia che ha iniziato a fuoriuscire dal buco nero poco dopo l’inizio del pasto a base di stella.

Per gli studiosi di questi eventi si tratta di un risultato importante, in quanto pone le basi per una più chiara caratterizzazione fisica del comportamento di questi getti, che sono un tassello fondamentale nel processo di formazione ed evoluzione delle galassie.

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Fonte: Echi radio d’un drammatico pasto stellare

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