Due telescopi osservano il ruggito a raggi X di un buco nero

Due telescopi spaziali della NASA hanno assistito in diretta alla gigantesca eruzione di un buco nero supermassiccio, aiutando gli astronomi a far luce sui meccanismi alla base di fenomeni celesti così drammatici e potenti. Le analisi suggeriscono che l'emissione di raggi X sia regolata dall'espulsione della corona di particelle energetiche che circonda il buco nero.
"È la prima volta che siamo in grado di collegare l'espulsione della corona a un brillamento," spiega Dan Wilkins della Saint Mary's University. "Questa scoperta ci aiuterà a comprendere come i buchi neri supermassicci alimentino alcuni degli oggetti più luminosi nell'universo."

Non emettendo luce propria né permettendo alla luce esterna di illuminarli, i buchi neri sono "visibili" sono tramite la loro influenza gravitazionale oppure grazie ai caldi e luminosi dischi di materiale che li circondano. Questi dischi vengono lentamente risucchiati dai buchi neri, provocando l'emissione di una grande varietà di radiazioni. Un'ulteriore fonte di radiazione sono le corone, costituite da particelle altamente energetiche che generano luce a raggi-X.
La natura di queste corone è ancora un campo di ricerca attiva. I modelli più popolari sono due: quello secondo cui le corone sono sorgenti luminose compatte, come lampadine, situate al di sopra e al di sotto dei buchi neri, allineate lungo il loro asse di rotazione; e quello secondo cui le corone sono regioni più diffuse, come vaste nubi oppure come un sandwich che avvolge il disco di materiale attorno al buco nero.
I nuovi dati, basati sull'osservazione del buco nero Markarian 335, sembrano dar ragione al primo modello. Il telescopio spaziale Swift è stato il primo a osservare un brillamento emesso dal buco nero, distante 324 milioni di anni luce dalla Terra. Per un po' di tempo, Mrk 335 è stato una delle più luminose sorgenti di raggi X in tutto il cielo. Poi, improvvisamente, si è spento.
"Qualcosa di molto strano è accaduto nel 2007, quando la luminosità di Mrk 335 si è ridotta di 30 volte," spiega Luigi Gallo della Saint Mary's. "Ciò che abbiamo osservato è che continua a emettere brillamenti ma non ha raggiunto i livelli di luminosità e la stabilità precedenti."
Nel Settembre del 2014, il buco nero ha emesso un altro brillamento, ritornando ai livelli di luminosità precedenti. Otto giorni dopo l'esplosione, anche il telescopio NuSTAR ha puntato il suo occhio robotico in direzione di Mrk 335, giusto in tempo per godersi la seconda metà dell'evento.
Dopo aver analizzato i dati, gli scienziati si sono accorti di aver assistito all'espulsione e al conseguente collasso della corona del buco nero. Le corone dei buchi neri, infatti, emettono luce a raggi X leggermente diversa da quella dei dischi di materiale. Gli scienziati hanno interpretato l'improvviso aumento nella luminosità della corona come conseguenza del suo moto. Secondo i calcoli, la corona è stata espulsa a una velocità pari al 20% di quella della luce.
"La corona si è prima contratta ed è poi stata lanciata in alto come un getto," prosegue Wilkins. "Non sappiamo ancora come i getti nei buchi neri si formino, ma è possibile che la corona stesse iniziando a formare la base di un getto prima di collassare."

"La natura delle corone è un mistero," spiega Fiona Harrison del Caltech, "ma ora con l'abilità di osservare drammatici cambiamenti come questo stiamo raccogliendo indizi sulle loro dimensioni e la loro struttura."