Filmata l’emissione di luce e lampi gamma da un buco nero

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Buco nero in slow motion “filmato” a oltre 300 fotogrammi al secondo. Un team d’astronomi guidato dall’Università di Southampton, partendo da dati acquisiti da Nicer e Hypercam, ha creato un video al rallentatore di un buco nero che sta accrescendo la sua massa a scapito di una stella compagna, e scoperto nuovi e interessanti indizi per comprendere l’ambiente che circonda questi oggetti. Tutti i dettagli su Mnras.

Rappresentazione artistica del buco nero Maxi J1820+070. Crediti: John Paice
Rappresentazione artistica del buco nero Maxi J1820+070. Crediti: John Paice

Un team internazionale di astronomi, guidato dall’Università di Southampton, partendo da dati reali – ottici e X – ha creato un video di un buco nero che sta accrescendo la sua massa a scapito di una stella compagna. Nel processo che li ha condotti a realizzare il video, gli scienziati hanno scoperto nuovi indizi per comprendere l’ambiente che circonda questi enigmatici oggetti. Lo studio è stato pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

I buchi neri possono nutrirsi di una stella a loro vicina e creare, con il materiale proveniente dalla stella, enormi dischi di accrescimento in cui l’effetto della forte gravità del buco nero e del campo magnetico del materiale, possono portare all’emissione di radiazione in rapida evoluzione. Questa radiazione è stata rilevata nel visibile dallo strumento Hipercam al Gran Telescopio Canarias (La Palma, Isole Canarie) e nei raggi X dall’osservatorio Nicer della Nasa, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.

Il sistema del buco nero studiato si chiama Maxi J1820 + 070 ed è stato scoperto per la prima volta all’inizio del 2018. Si trova a circa 10mila anni luce di distanza dalla Terra e ha una massa equivalente a circa 7 soli, compressa in una regione di spazio più piccola della città di Londra.

Studiare questi sistemi è generalmente molto difficile, poiché le loro distanze li rendono troppo deboli e troppo piccoli per essere visti, anche usando l’Event Horizon Telescope, che recentemente è riuscito a ottenere la prima immagine del buco nero al centro della galassia M87. Gli strumenti Hipercam e Nicer hanno tuttavia consentito ai ricercatori di registrare “filmati” della luce proveniente dal sistema, a oltre trecento fotogrammi al secondo, catturando bagliori di luce visibile e a raggi X, apparentemente piuttosto violenti e scoppiettanti.

John Paice è il primo autore dello studio che ha presentato questi risultati, nonché l’artista che ha creato il video. «Il filmato è stato realizzato utilizzando dati reali», spiega, «ma è rallentato fino a 1/10 della velocità effettiva per consentire ai getti più rapidi di essere individuati dall’occhio umano. Possiamo vedere come il materiale attorno al buco nero sia così luminoso, capace di eclissare la stella che sta consumando, e che i bagliori più veloci durano solo pochi millisecondi».

I ricercatori hanno anche scoperto che i cali nei livelli della radiazione X sono accompagnati da un aumento della radiazione visibile (e viceversa). I lampi più veloci nella luce visibile sono stati rilevati una frazione di secondo dopo i lampi X. Uno schema di questo tipo rivela indirettamente la presenza di plasma, materiale estremamente caldo in cui gli elettroni vengono strappati dagli atomi, in strutture troppo piccole per essere risolte.

Una differenza di una frazione di secondo tra radiazione X e luce visibile è stata osservata anche in altri due sistemi che ospitano buchi neri, ma mai a questo livello di dettaglio. Poshak Gandhi, dell’Università di Southampton, ha così commentato questi risultati: «Il fatto che ora la vediamo in tre sistemi rafforza l’idea che sia una caratteristica unificante di tali buchi neri in accrescimento. Se è vero, questo deve dirci qualcosa di fondamentale su come funzionano i flussi di plasma attorno ai buchi neri. Le nostre migliori idee richiamano una connessione profonda tra crescite vertiginose e deflussi del plasma. Ma queste sono condizioni fisiche estreme che non possiamo replicare nei laboratori terrestri e non capiamo come la natura li riesca a gestire. Questi dati saranno cruciali per trovare la teoria corretta.

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv Youtube:

Per saperne di più: Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “A Black Hole X-ray Binary at ∼100 Hz: Multiwavelength Timing of MAXI J1820+070 with HiPERCAM and NICER” di J. A. Paice et al.

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