Dischi di accrescimento dei buchi neri possono “eruttare” venti all’infrarosso

Rappresentazione artistica di un sistema binario a raggi X a bassa massa (LMXB) (credito: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC))

Un team di ricercatori ha scoperto che tra le varie tipologie di “emissione” di materiali e gas vari che circolano intorno ad un buco nero di massa stellare ci possono essere anche venti infrarossi continui.
Si tratta di una novità perché fino ad oggi erano state rilevate emissioni solo in gamme di lunghezza quali raggi X o la luce visibile. Questo è il primo studio che mostra che un buco nero, nel corso della sua evoluzione, e a patto che abbia di materiali intorno da risucchiare, può emettere radiazioni anche all’infrarosso.

Accrescimento intorno ai buchi neri

Secondo il comunicato stampa, che presenta lo studio apparso su Astronomy and Astrophysics Letters, si tratta di informazioni che potrebbero essere utili per comprendere ancora meglio quei processi di accrescimento dei materiali intorno ai buchi neri, in particolare quelli di massa stellare, processi che sono ancora perlopiù oscuri.

Stelle binarie a raggi X a bassa massa (LMXB)

I ricercatori hanno analizzato le stelle binarie raggi X. Si tratta di sistemi formati da una stella e da un compagno stellare che emettono raggi X. In particolare si sono concentrati su una sottocategoria di queste stelle, le binarie a raggi X a bassa massa (LMXB). Si tratta di sistemi binari in cui il buco nero e la stella hanno una massa uguale o inferiore a quella del Sole.
Di solito i due oggetti, in sistemi del genere, orbitano a distanze piccolissime e ciò permette al buco nero di risucchiare di continuo materiale dalla stella che va a cadere nel suo pozzo gravitazionale. Si crea dunque un disco di accrescimento intorno al buco nero collegato da un flusso continuo di materiali e gas alla stella.

Eruzioni improvvise

In un sistema del genere possono accadere delle “eruzioni”: all’improvviso il buco nero può aumentare la sua velocità di accrescimento e ciò fa riscaldare il materiale disco a temperature estreme, comprese tra 1 e 10 milioni di gradi kelvin. Queste eruzioni, che possono durare da settimane a mesi, emettono forti flussi di raggi X e la luminosità del sistema aumenta.
“Questi sistemi sono luoghi in cui la materia è soggetta a campi gravitazionali che sono tra i più forti dell’universo, così che i binari a raggi X sono laboratori di fisica che la natura ci fornisce per lo studio di oggetti compatti e il comportamento della materia che li circonda”, spiega Javier Sánchez Sierras, un ricercatore dell’Istituto di astrofisica delle Canarie (IAC) nonché autore principale dello studio.

Buco nero MAXI J1820+070

In questo studio i ricercatori hanno analizzato il buco nero MAXI J1820+070 alla lunghezza d’onda dell’infrarosso durante una di queste eruzioni, avvenuta tra il 2018 e il 2019. I ricercatori hanno confermato l’emissione di venti all’infrarosso, che possono raggiungere velocità di 1800 km al secondo, durante tutta l’evoluzione dell’eruzione. È la prima volta che si osserva un’emissione del genere durante questo evento.

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