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Getti impazziti dal buco nero del sistema binario V404 Cygni

Un gruppo di ricercatori, guidato da James Miller-Jones, dell’International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), ha osservato nel dettaglio i getti che sfrecciano dal buco nero del sistema binario V404 Cygni, distante quasi 8 mila anni luce dalla Terra in direzione della costellazione del Cigno.

Lo studio, pubblicato sulla rivista specializzata Nature, dimostra come i getti si comportino in una maniera mai vista prima: le due emissioni di materiale si muovono ad alta velocità, probabilmente a distanza di pochi minuti l’uno dall’altro, espulse dal buco nero come “spray” di plasma seguendo traiettorie anomali. Allo studio ha partecipato anche il ricercatore italiano Tomaso Belloni, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Brera.

buco nero v404 Cygni
Rappresentazione artistica del sistema binario V404 Cygni, che consiste in una normale stella in orbita attorno a un buco nero. Il materiale della stella cade verso il buco nero e si muove verso l’interno in un disco di accrescimento, con potenti getti lanciati dalle regioni interne vicino al buco nero. (Crediti: ICRAR)

I BUCHI NERI E IL PROCESSO DI ACCRESCIMENTO

I buchi neri sono tra gli oggetti più estremi dell’Universo, in grado di inglobare voracemente il materiale che gravita attorno a loro e che prima di essere inghiottito emette intensa radiazione in raggi X.

Nel processo di accrescimento del buco nero, una piccola porzione di materiale viene espulsa violentemente a velocità prossime a quella della luce in potenti e luminosi getti di plasma caldo, che formano due colonne lungo l’asse di rotazione del buco nero.

Animazione dei jet e del flusso di accrescimento nel sistema V404 Cygni. Nell’animazione si notano le nuvole di plasma ad alta velocità osservate con le osservazioni radio ad alta risoluzione angolare. Il buco nero rotante, che è disallineato con l’orbita binaria, trascina lo spaziotempo (le linee della griglia verde) verso di esso, causando il movimento a trottola e reindirizzando i getti. Crediti: ICRAR

V404 Cygni è un caso particolare a causa di un evidente disallineamento tra il disco di materiale e il buco nero. Quest’ultimo emette lampi di luce improvvisi e intensi, e questi picchi di attività corrispondono a fasi durante le quali attira a sé e inghiotte materiale dalla propria compagna.

QUANTO È GRANDE V404 CYGNI

Il buco nero in V404 Cygni ha una massa di circa dieci volte quella del Sole ed è legato gravitazionalmente a una stella simile al nostro Sole, da cui appunto sta risucchiando parte del materiale.

Nuvole di plasma ad alta velocità espulse da V404 Cygni in un periodo di quattro ore il 22 giugno 2015. La scala delle immagini ha all’incirca le dimensioni del nostro Sistema solare e il tempo è indicato dall’orologio nell’angolo in basso a destra. Crediti: ICRAR e l’Università di Alberta

IL COMMENTO DI TOMMASO BELLONI

Il ricercatore INAF Belloni ha commentato: “La sorgente V404 Cygni, diventata brillantissima nel 2015 (dopo più di 25 anni di quiescenza, ndr) e osservata da satelliti e telescopi di tutto il mondo, si è di nuovo rivelata un sistema importante per la nostra comprensione dei fenomeni relativi ai buchi neri. È la prima volta, però, che vediamo un getto di materia accelerato da un buco nero cambiare direzione in poche ore. È l’equivalente dell’asse di una trottola che ruota troppo lentamente e oscilla, solo che in questo caso la trottola è un buco nero e chi la fa oscillare è la Relatività Generale di Einstein”.

Rappresentazione artistica delle emissioni provenienti dal buco nero del sistema binario V404 Cygni. L’orologio sta a indicare l’evoluzione nel tempo di questi getti. Ogni segmento della figura (separato dalle lancette dell’orologio) mostra i getti visti in un momento diverso, orientati in diverse direzioni. Crediti: ICRAR

Quando Miller-Jones e il suo team hanno studiato questo buco nero, hanno visto che i getti si comportano in un modo imprevisto. Normalmente i getti vengono espulsi direttamente dai poli dei buchi neri, mentre questi arrivano da direzioni diverse e vengono espulsi in momenti leggermente sfalsati cambiando direzione rapidamente (circa ogni due ore).

IL MOTIVO DEL COMPORTAMENTO DEI GETTI

Secondo gli esperti, il motivo di questo bizzarro comportamento andrebbe ricercato nel disco di accrescimento, cioè il disco di materiale attorno al buco nero. Il disco del sistema V404 Cygni è largo 10 milioni di chilometri e durante la brillante esplosione del 2015 l’interno del disco si è gonfiato.

IN CHE MANIERA HANNO OSSERVATO I CAMBI DI DIREZIONE

I ricercatori hanno sfruttato i dati del network di radiotelescopi Very Long Baseline Array (VLBA). Visto che i getti cambiano direzione velocemente, gli esperti hanno utilizzato un approccio diverso dal solito: hanno prodotto 103 immagini individuali, ciascuna di circa 70 secondi, unendole in un filmato. In questo modo sono stati in grado di osservare tutti i piccoli cambiamenti del percorso dei getti.

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