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Quella luce, inattesa, che si intravede dietro un buco nero

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Per la prima volta, gli astronomi hanno individuato la luce proveniente da dietro un buco nero, consentendo loro di studiare i processi sul lato opposto.

Utilizzando i telescopi spaziali XMM-Newton dell’ESA e NuSTAR della NASA, un team internazionale di scienziati guidato da Dan Wilkins della Stanford University negli Stati Uniti ha osservato bagliori estremamente luminosi di raggi X provenienti da un buco nero.

I bagliori di raggi X hanno echeggiato dal gas che cadeva nel buco nero, e mentre i brillamenti si stavano attenuando, i telescopi hanno raccolto lampi più deboli, che erano gli echi dei brillamenti che rimbalzavano sul gas dietro il buco nero.

Questo buco nero supermassiccio è 10 milioni di volte più massiccio del nostro Sole e si trova al centro di una vicina galassia a spirale chiamata I Zwicky 1, a 800 milioni di anni luce dalla Terra.

Nessuna luce può sfuggire da un buco nero?

Gli astronomi non si aspettavano di vedere nulla da dietro il buco nero, poiché nessuna luce può sfuggire da esso. Ma a causa dell’estrema gravità del buco nero che deformava lo spazio intorno ad esso, gli echi di luce da dietro il buco nero erano piegati attorno al buco nero stesso, rendendoli visibili dal punto di vista di XMM e NuSTAR.

La scoperta è iniziata per saperne di più sulla misteriosa “corona” del buco nero, che è la fonte della brillante luce dei raggi X. Gli astronomi pensano che la corona sia il risultato del gas che cade continuamente nel buco nero, dove forma un disco rotante attorno ad esso, come l’acqua che scorre in uno scarico.

Questo disco di gas viene riscaldato fino a milioni di gradi e genera campi magnetici che vengono attorcigliati in nodi dal buco nero rotante. Quando il campo magnetico viene bloccato, alla fine scatta, rilasciando l’energia immagazzinata al suo interno. Questo riscalda tutto ciò che lo circonda e produce la corona di elettroni ad alta energia che producono la luce dei raggi X.

Piegati attorno al buco nero

Il bagliore di raggi X osservato da I Zwicky 1 era così brillante che alcuni dei raggi X brillarono sul disco di gas che cadeva nel buco nero. I raggi X che si riflettevano sul gas dietro il buco nero erano piegati attorno al buco nero e questi lampi più piccoli arrivavano ai telescopi con un ritardo. Queste osservazioni corrispondono alle previsioni di Einstein su come la gravità piega la luce attorno ai buchi neri, come descritto nella sua teoria della relatività generale.

Gli echi dei raggi X dal disco hanno specifici “colori” della luce e mentre i raggi X viaggiano intorno al buco nero, i loro colori cambiano leggermente. Poiché gli echi dei raggi X hanno colori diversi e vengono visti in momenti diversi, a seconda di dove si riflettono sul disco, contengono molte informazioni su ciò che sta accadendo intorno a un buco nero. Gli astronomi vogliono utilizzare questa tecnica per creare una mappa 3D dei dintorni del buco nero.

Un altro mistero da risolvere in studi futuri è come la corona produca bagliori di raggi X così luminosi. La missione per caratterizzare e comprendere le corone dei buchi neri continuerà con XMM-Newton e il futuro osservatorio a raggi X dell’ESA, Athena (Advanced Telescope for High-Energy Astrophysics).

Il gruppo di scienziati coinvolto in questa ricerca ha pubblicato i suoi risultati sulla rivista Nature.

 

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