Un buco nero esce dal letargo con un ruggito a raggi X

Il satellite americano Swift ha osservato l'improvviso ruggito a raggi X di un buco nero precedentemente inattivo, nascosto nel cuore di una lontana galassia. Gli scienziati sospettano che l'evento scatenante sia stato il passaggio di una stella nei pressi del buco nero; l'astro sarebbe stato fatto a brandelli dalla straordinaria attrazione gravitazionale esercitata dal buco nero. L'evento avrebbe provocato l'emissione di un lampo di raggi X che, dopo aver solcato lo spaziotempo per 3.9 miliardi di anni, avrebbe raggiunto l'occhio robotico di Fermi il 28 Marzo 2011.

Ora, un gruppo di astronomi è stato in grado di identificare gli echi di quello stesso evento nei dati raccolti dal telescopio spaziale europeo XMM-Newton e dal telescopio spaziale giapponese Suzaku. Unendo le osservazioni dei tre satelliti, gli astronomi sono riusciti a mappare per la prima volta il flusso del gas in prossimità di un buco nero appena uscito da un lungo letargo.

Credits: NASA/Swift/Stefan Immler

"Anche se non sappiamo cosa causi questi lampi di raggi X in prossimità del buco nero, sappiamo che, quando avvengono, possiamo rilevare i loro echi pochi minuti dopo, una volta che la luce ha illuminato e rimbalzato contro le diverse parti del flusso," spiega Erin Kara della NASA. "Questa tecnica, nota come mappatura a riverbero a raggi X, è stata in precedenza utilizzata per esplorare i dischi stabili attorno a buchi neri, ma questa è la prima volta che siamo stati in gradi di applicarla a un disco appena formatosi in seguito alla distruzione mareale di una stella."

I detriti stellari in caduta verso un buco nero si aggregano a formare una struttura rotazionale nota come disco di accrescimento. Qui, i gas vengono compressi e riscaldati fino a milioni di gradi, prima di varcare definitivamente l'orizzonte degli eventi - il punto di non ritorno. Il disco coinvolto in questo particolare evento, catalogato J1644+57, era più spesso, più turbolento e più caotico di un normale disco d'accrescimento, non avendo ancora avuto abbastanza tempo a disposizione per tranquillizzarsi.

Una delle sorprese incontrate dagli scienziati è che i raggi X più energetici risultano provenire dalle porzioni interne del disco. Prima d'ora, gli astronomi sospettavano che queste emissioni provenissero da un sottile getto di particelle accelerate a velocità relativistiche, come nei blazar.

"C'è un getto in J1644, ma i raggi X provengono da una regione compatta in prossimità del buco nero," spiega Lixin Dai dell'UMCP. "Il gas che produce questi echi si sta riversando verso il buco nero a velocità pari a metà di quella della luce."

I raggi X provenienti dalle vicinanze del buco nero sono in grado di eccitare gli ioni di ferro che popolano il gas, provocando la loro fluorescenza e la conseguente emissione della linea K del ferro, un particolare bagliore ad alta energia. Il ritardo tra il lampo a raggi-X del buco nero e le emissioni del disco di gas dipende dalla distanza di quest'ultimo dalla sua sorgente.

"La luce diretta del bagliore ha proprietà differenti rispetto alla sua eco, e possiamo rilevare riverberi monitorando come la luminosità cambia a diverse energie di raggi X," spiega Jon Miller dell'Università del Michigan.

J1644 è uno di soli tre eventi in cui la distruzione mareale di una stella è risultata nella produzione di raggi X ad alta energia, ed è l'unico di cui si abbiano osservazioni in corrispondenza del culmine delle emissioni. Questi episodi sono di cruciale importanza in quanto segnalano agli astronomi la presenza di buchi neri che altrimenti passerebbero del tutto inosservati. Per ogni buco nero attualmente attivo, gli scienziati sospettano che ve ne siano almeno nove dormienti, attivi in un lontano passato e coinvolti nei primi stadi di formazione galattica.

"Se studiamo solo i buchi neri attivi, potremmo costruire falsi stereotipi," spiega Chris Reynolds dell'UMCP. "Questi buchi neri potrebbero rappresentare una minoranza in termini di rotazione e massa. È importante studiare l'intera popolazione per assicurarci di avere un quadro completo."

Photo Credits: NASA/Swift/Aurore Simonnet, Sonoma State University