Misurare la Rotazione dei Buchi Neri Supermassicci tramite Lampi di Raggi X

Misurare la Rotazione dei Buchi Neri Supermassicci tramite Lampi di Raggi X
La morte di una stella è un’ottima opportunità per gli astuti astronomi per scoprire di più su un buco nero supermassiccio. (ESO/M.Kornmesser (CC BY 4.0))

Gli eventi di distruzione da marea (TDE) rappresentano brillanti rilasci di energia generati da un buco nero supermassiccio che si “nutre”. In genere, il “pasto” è costituito da una stella che si è avvicinata così tanto da essere strappata. Una parte della stella viene espulsa nello spazio, mentre il resto forma un disco di accrescimento caldo intorno al buco nero. Questo disco oscilla, e gli scienziati hanno recentemente scoperto come sfruttare tale oscillazione per misurare la rotazione dei buchi neri.

Il TDE in questione è noto come AT2020ocn. Gli studiosi hanno notato che la sua emissione di raggi X mostrava un picco di luminosità ogni 15 giorni, ripetendosi ciclicamente. Questo fenomeno sembra essere causato dall’interazione tra la rotazione del disco e quella del buco nero. La gravità di un buco nero supermassiccio è così intensa da deformare significativamente lo spazio-tempo circostante, trascinandolo con sé quando ruota. Questo effetto è noto come precessione di Lense-Thirring, sebbene di solito non sia visibile.

I buchi neri non emettono luce, quindi la precessione rimane invisibile, a meno che non ci sia qualcosa che brilli, come i detriti di una stella defunta. Sfruttando modelli teorici e stime sulla massa del buco nero e della stella coinvolta, i ricercatori hanno calcolato che la rotazione del buco nero è inferiore a un quarto della velocità della luce.

I lampi di raggi X sono stati osservati per 130 dei 200 giorni in cui l’oggetto è stato monitorato. Successivamente, il disco si è esaurito. Le osservazioni sono state condotte tramite il telescopio NICER, acronimo di Neutron star Interior Composition ExploreR, un telescopio a raggi X collegato alla Stazione Spaziale Internazionale.

È stato fondamentale catturare questo fenomeno all’inizio, poiché l’oscillazione dovrebbe verificarsi solo inizialmente. “In seguito, il disco non oscillerà più”, ha affermato l’autore principale Dheeraj DJ Pasham del Massachusetts Institute Of Technology.

L'immagine mostra un buco nero che afferra detriti da una stella in transito. Nuvole blu e rosse sono intorno al buco nero. Le frecce rappresentano la rotazione del buco nero supermassiccio.
Vista schematica che mostra un buco nero supermassiccio che produce lampi di luce.
Immagine cortesia dei ricercatori

Comprendere la rotazione dei buchi neri supermassicci è cruciale poiché fornisce informazioni sulla loro crescita. Se i buchi neri crescono principalmente per accrescimento, la rotazione aumenterà grazie al contributo di massa che vi cade sopra. Al contrario, le collisioni tra buchi neri ridurrebbero la rotazione, poiché sarebbe il risultato della fusione di due buchi neri con rotazioni diverse.

Questa prima misurazione dimostra che è possibile calcolare la rotazione di un buco nero utilizzando un TDE, aprendo la strada a ulteriori studi che potrebbero fornire una panoramica della storia e dell’evoluzione dei buchi neri supermassicci.

Un articolo che riporta i risultati è stato pubblicato sulla rivista Nature. “I buchi neri sono oggetti affascinanti e i flussi di materiale che vediamo cadere su di essi possono generare alcuni degli eventi più luminosi dell’universo”, ha commentato lo studio co-autore Chris Nixon, professore associato di fisica teorica all’Università di Leeds.

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