Gli astronomi rivelano nuove caratteristiche dei buchi neri galattici

26 luglio 2023

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a cura di Tony Allen, Università del Nevada, Las Vegas

I buchi neri sono gli oggetti più misteriosi dell'universo, con caratteristiche che sembrano uscite direttamente da un film di fantascienza.

I buchi neri a massa stellare, ad esempio, rivelano la loro esistenza mangiando materiali provenienti dalle stelle compagne. E in alcuni casi, i buchi neri supermassicci si accumulano al centro di alcune galassie formando regioni compatte e luminose note come quasar con masse pari a milioni o miliardi del nostro Sole. Un sottoinsieme di buchi neri a massa stellare che possono emettere getti di plasma altamente magnetizzato sono chiamati microquasar.

Un team internazionale di scienziati, tra cui l'astrofisico di UNLV Bing Zhang, ha pubblicato su Nature una campagna osservativa dedicata al microquasar galattico denominato GRS 1915+105. Il team ha rivelato caratteristiche di un sistema microquasar mai viste prima.

Utilizzando il massiccio Radiotelescopio Sferico con Apertura di Cinquecento Metri (FAST) in Cina, gli astronomi hanno scoperto per la prima volta un segnale di oscillazione quasi periodica (QPO) nella banda delle radio proveniente da sistemi microquasar. I QPO sono un fenomeno che gli astronomi utilizzano per comprendere come funzionano i sistemi stellari come i buchi neri. Sebbene i QPO siano stati osservati in raggi X da microquasar, la loro presenza al di fuori di questo contesto, come parte dell'emissione radio del sistema, è unica.

"Il segnale QPO peculiare ha un periodo approssimativo di 0,2 secondi, o una frequenza di circa 5 Hertz", ha detto Wei Wang, docente presso l'Università di Wuhan in Cina, che ha guidato il team che ha fatto la scoperta. "Un segnale del genere non esiste sempre e appare solo in circostanze fisiche speciali. Il nostro team è stato abbastanza fortunato da rilevare il segnale due volte, rispettivamente in gennaio 2021 e giugno 2022".

Secondo Zhang di UNLV, direttore del Nevada Center for Astrophysics e uno degli autori corrispondenti dello studio, questa caratteristica unica potrebbe fornire le prime prove dell'attività di un "getto" lanciato da un buco nero galattico a massa stellare. In determinate condizioni, alcuni sistemi binari a buco nero lanciano un getto, una combinazione di fasci paralleli di materia carica e un campo magnetico che si muove con una velocità prossima a quella della luce.

"Nei sistemi di buchi neri che si accrescono, i raggi X di solito indagano il disco di accrescimento attorno al buco nero, mentre l'emissione radio di solito indaga il getto lanciato dal disco e dal buco nero", ha detto Zhang. "Non è identificato il meccanismo dettagliato per indurre la modulazione temporale in un getto relativistico, ma un meccanismo plausibile sarebbe che il getto sia soggetto a precessione, il che significa che la direzione del getto punta regolarmente verso diverse direzioni e ritorna alla direzione originale ogni circa 0,2 secondi".

Zhang ha detto che una mancata allineazione tra l'asse di rotazione del buco nero e il suo disco di accrescimento (un gas brillante estremamente caldo che ruota attorno al buco nero) potrebbe causare questo effetto, che è una conseguenza naturale di un trascinamento dello spaziotempo vicino a un buco nero che ruota rapidamente.

"Tuttavia, esistono altre possibilità e le osservazioni continue di questa e di altre fonti di microquasar galattici forniranno ulteriori indizi per comprendere questi misteriosi segnali QPO", ha detto Zhang.

Informazioni sulla rivista: Nature

Fornito da: University of Nevada, Las Vegas