I buchi neri sono oggetti spaziali di una densità così formidabile che nemmeno la luce può sfuggire ai loro estremi “artigli gravitazionali”. Ma solo perché sono invisibili non significa che non possiamo trovare modi per osservarli.
Questa volta gli astronomi hanno mappato i contorni di un vortice supermassiccio nella galassia IRAS 13224-3809, che si trova nella costellazione del Centauro, a circa 1 miliardo di anni luce dalla Terra.
Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno utilizzato le osservazioni del buco nero in accrescimento effettuate dall'osservatorio a raggi X dell'Agenzia spaziale europea (ESA) XMM-Newton.
Ecco come funziona l'accrescimento: poiché la materia nello spazio è attratta dal buco nero, raggiunge velocità così elevate che il materiale a spirale si riscalda, raggiungendo temperature di milioni di gradi (e anche superiori).
Questo vortice surriscaldato crea radiazioni che possono essere rilevate dai telescopi spaziali quando i raggi X entrano in collisione e riflettono le particelle di gas nelle vicinanze del vortice.
Gli scienziati dicono che l'osservazione di queste interazioni è analoga agli echi, e più o meno allo stesso modo in cui i riverberi sonori possono informarci sulla forma e la struttura degli spazi tridimensionali, in modo che gli “echi di luce” possano anche rivelare la forma invisibile dei buchi neri supermassicci.
Un buco nero che si nutre del gas circostante con vibrazioni coronali. (ESA)
“Allo stesso modo, possiamo osservare come gli echi dei raggi X si propagano in prossimità del buco nero per mappare la geometria della regione e lo stato di accumulo della materia prima che scompaia nella singolarità”, spiega l'astrofisico William Allston dell'Università di Cambridge.
“Sembra una posizione dell'eco cosmica.”
La tecnica chiamata mappatura del riverbero a raggi X non è nuova, ma si sta evolvendo. Gli echi di luce sono stati ricevuti da Alston e dal suo team dopo oltre 23 giorni di osservazione dell'IRAS 13224-3809.
In tal modo, hanno visto qualcosa che non si aspettavano di vedere: la corona del buco nero – una regione di elettroni molto caldi che si libra sul disco di accrescimento dell'oggetto – è divampata bruscamente, la sua luminosità è cambiata 50 volte in poche ore.
“Man mano che la corona si ridimensiona, l'eco della luce cambia, come se il soffitto di una casa si muovesse su e giù, cambiando il suono della tua voce”, dice Alston.
“Tracciando l'eco della luce, siamo stati in grado di vedere questa corona che cambia e – cosa ancora più interessante – ottenere valori molto migliori per la massa e la rotazione del buco nero di quanto avremmo potuto determinare se la corona non fosse cambiata di dimensioni”.
Questo scorcio del buco nero supermassiccio IRAS 13224-3809 potrebbe essere senza precedenti in termini di dettagli.
I ricercatori ora sperano di utilizzare lo stesso metodo per studiare la fisica dei buchi neri in molte altre galassie lontane. Centinaia di buchi neri supermassicci si trovano nel raggio di XMM-Newton e altri ne saranno visibili quando il satellite Athena dell'ESA entrerà in orbita nel 2031.
Quello che ci dicono questi vortici rotanti resta da vedere, ma sembra che siamo sull'orlo di alcune incredibili scoperte.
I risultati sono riportati a Nature Astronomy.
Fonti: Foto: ESA
