Eccezionale eco da un buco nero che mangia una stella

Eccezionale eco da un buco nero che mangia una stella

Visione artistica del flusso interno di accrescimento e di un getto da un buco nero supermassiccio durante il periodo di alimentazione attiva (ad esempio, da una stella recentemente esplosa)

L'11 novembre 2014, la rete globale di telescopi ha ricevuto segnali da una distanza di 300 milioni di anni luce. L'evento fu un'esplosione di energia elettromagnetica avvenuta quando un buco nero scoppiò una stella in avvicinamento. Lo studio ha permesso di imparare di più su come i buchi neri assorbono la materia e regolano la crescita galattica.

Recentemente, ricercatori del Massachusetts Institute of Technology e della Johns Hopkins University hanno identificato segnali radio da un evento strettamente correlato alle emissioni di raggi X dello stesso focolaio 13 giorni fa. Credono che queste emissioni radio (il 90% simili ai raggi X) non sporgano per caso. Molto probabilmente siamo di fronte a un getto gigante di particelle ad alta energia che fluiscono da un buco nero assorbendo materiale stellare.

I modelli mostrano che la velocità di avanzamento del buco nero controlla la forza del getto che si sta creando. Se il buco è pieno, il getto sarà potente e viceversa. Questo è un punto importante, poiché abbiamo registrato per la prima volta una corrente a getto controllata dalla potenza di un buco nero supermassiccio.

Gli scienziati hanno a lungo sospettato che i getti di buchi neri fossero alimentati dal tasso di accrescimento, ma nessuno poteva osservare questa connessione in un singolo evento. Questo è possibile solo se il buco nero è calmo e una stella appare accanto ad essa, che darà via una quantità enorme di carburante, innescando l'attivazione.

Discussione

Basandosi su modelli teorici dell'evoluzione dei buchi neri e osservazioni di galassie lontane, i ricercatori capiscono cosa succede durante un evento di distruzione di marea: quando una stella si avvicina a un buco nero, la forza gravitazionale di quest'ultimo crea forze di marea.

Ma la gravità di un buco nero è così potente che può distruggere una stella allungandola e schiacciandola. Di conseguenza, la stella diventa pioggia dai detriti che cadono sul disco di accrescimento.

L'intero processo crea colossali raffiche di energia lungo lo spettro EM, che possono essere osservate nei poli ottici, UV e ai raggi X. La sorgente di raggi X è considerata materiale ultrafreddo nelle aree più interne del disco di accrescimento. I raggi ottici e UV appaiono dal materiale lasciato sul disco, che viene disegnato in un buco nero.

I ricercatori sapevano che le onde radio sono generate da elettroni estremamente energici. Ma la polemica continuò su da dove provengono questi tipi di elettroni. Alcuni credono che al momento dopo l'esplosione stellare, l'onda d'urto si propaga verso l'esterno e attiva le particelle di plasma nell'ambiente. In questo scenario, l'immagine delle onde radio emesse sarà radicalmente diversa dai raggi X. Si scopre che la scoperta sfida il paradigma.

Un modello in movimento

Gli scienziati hanno esaminato l'epidemia del 2014, registrata dalla rete di telescopi ASASSN. L'evento si chiamava ASASSN-14li e monitorava i dati radio per 180 giorni. Sono riusciti a trovare una chiara somiglianza con i modelli precedentemente osservati nelle informazioni a raggi X dello stesso evento. Inoltre, la somiglianza ha raggiunto il 90%. Le stesse fluttuazioni nello spettro dei raggi X sono comparse dopo 13 giorni nella banda radio. Si ritiene che l'unico metodo di associazione sia il processo fisico. L'analisi ha anche mostrato che la dimensione dell'area di emissione dei raggi X è 25 volte più grande del solare e l'area di emissione radio è 400000 volte più grande del raggio solare. Tale discrepanza indica la presenza di una connessione causale tra una piccola area con raggi X e una grande con onde radio.

Il team ritiene che le onde radio siano state create da un getto di particelle ad alta energia che hanno iniziato a fuoriuscire dal buco nero poco dopo l'attivazione dell'assorbimento del materiale stellare. A causa della densità della regione del getto, la maggior parte delle onde radio viene immediatamente assorbita da altri elettroni.

Solo quando gli elettroni si sono spostati a valle del getto, i ricercatori hanno catturato questo segnale. Di conseguenza, si scopre che la forza del getto deve essere controllata dal tasso di accrescimento (la velocità con cui il buco nero assorbe i detriti delle stelle).

I risultati aiuteranno a capire meglio la fisica del comportamento dei getti, che influenzerà la comprensione dell'evoluzione galattica.

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