Quando un buco nero fa "indigestione": la nuova scoperta dimostra che non è come pensavamo
Un nuovo studio, che si avvale della preziosa collaborazione dell'INAF, spiega come funziona l'indigestione nei buchi neri. Non è come pensavamo.
L’immagine dei buchi neri come insaziabili “aspiratutto spaziali” sta cedendo il passo a una realtà decisamente più complessa. Questi giganti cosmici non sono semplici pozzi senza fondo da cui nulla può fuggire, piuttosto degli “apparati digerenti” in grado di elaborare la materia, espellendone una porzione significativa nello spazio circostante. Oggi possiamo dire di aver osservato per la prima volta in diretta un fenomeno di “indigestione cosmica”.
La nuova scoperta (anche merito dell’Italia)
A compiere questo eccellente lavoro di ricerca è stato un team guidato dall’Università britannica di Warwick, con il contributo fondamentale dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) delle sedi di Roma e Palermo. I dettagli dello studio, pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, rivelano come un buco nero possa rigurgitare gran parte del suo pasto sotto forma di potenti venti e getti di plasma.
L’oggetto dello studio è il sistema binario a raggi X Swift J1727.8−1613, scoperto nell’agosto del 2023 dal satellite Swift della NASA e situato a circa 9.000 anni luce dalla Terra. Questo sistema comprende un buco nero di massa stellare (6,7 -10 masse solari) e una stella compagna che gli ruota attorno con un periodo orbitale di circa 10,8 ore. Durante l’attivazione iniziale, il sistema è diventato in pochi giorni una delle sorgenti X più brillanti del cielo.
L’astrofisico dell’Università di Warwick e responsabile dello studio Noel Castro Segura, ha spiegato come questa scoperta superi i vecchi stereotipi sui buchi neri: “Spesso si immagina che i buchi neri inghiottiscano semplicemente tutto ciò che li circonda – afferma -. Ciò che osserviamo è un processo molto più complesso: la materia vi cade dentro, il sistema la elabora e una quantità sorprendente viene nuovamente espulsa”.
Come funziona la cosiddetta “indigestione cosmica”?
Quando il buco nero strappa gas alla stella compagna, il materiale si raccoglie in un disco di accrescimento surriscaldato ma la materia non precipita tutta e subito oltre l’orizzonte degli eventi. I dati raccolti dallo strumento X-Shooter mostrano che una parte del gas viene consumata, mentre un’altra quota consistente viene sparata nello spazio a velocità di ben 750 chilometri al secondo sotto forma di venti e getti.
Per quanto riguarda la durata di questa espulsione, anche quando la luminosità del sistema è scesa a circa 1/100 del suo picco massimo il buco nero ha continuato a soffiare via materia. I calcoli indicano che almeno dal 10 al 50% del gas sottratto alla stella non viene mai inghiottito: “Se i buchi neri possono continuare a espellere materiale anche dopo le loro eruzioni più violente, significa che potrebbero essere divoratori molto meno efficienti di quanto ipotizzato in precedenza. Una parte significativa del ‘pasto’ potrebbe non raggiungere mai il buco nero”, spiega Castro Segura.
Altri casi simili
Il fenomeno osservato nel sistema Swift J1727.8−1613 non è un caso unico di “rigurgito” cosmico. Ricordiamo, ad esempio, il caso di NGC 5195, un buco nero supermassiccio da 19 milioni di masse solari al centro della galassia nana NGC 5195 che, interagendo con la Galassia Vortice (NGC 5194), accumula una quantità tale di materia da generare onde d’urto che scagliano giganteschi archi di gas caldo nel mezzo interstellare.
C’è anche 3C 454.3 (ribattezzato “Crazy Diamond”), un quasar distante 7,2 miliardi di anni luce mosso da un buco nero supermassiccio iperattivo che, quando entra in fase di “abbuffata”, produce violenti lampi di radiazione gamma tali da renderlo temporaneamente l’oggetto più luminoso dell’intero cielo.
Il fenomeno dei “rigurgiti” di materia dei buchi neri cambia drasticamente i modelli di crescita di questi oggetti celesti. Se una percentuale significativa del gas viene dispersa, vuol dire che questi crescono più lentamente di quanto previsto dai modelli teorici tradizionali e, al contempo, il gas espulso ad alta velocità svolge un ruolo fondamentale nel cosiddetto “feedback galattico”. Le future campagne di osservazione multi-banda permetteranno di affinare ulteriormente questi dati.
