Buchi neri ad occhio nudo

Rappresentazione artistica di un buco nero in accrescimento. Crediti: NASA/CXC

Un team guidato da scienziati dell’Università di Kyoto afferma che i buchi neri possono essere osservati attraverso studi in luce visibile, tutto ciò che occorre è un telescopio da 20 cm.

L’attività di questi oggetti peculiari ed estremi del cosmo, a quanto dicono i ricercatori, potrebbe essere osservato grazie alla luce visibile emessa durante i suoi outburst, ovvero dalla luce tremolante che emerge dal gas che circonda il buco nero e indica proprio uno di questi fenomeni. I risultati, pubblicati su Nature, mostrano che i raggi ottici, come anche i raggi X, forniscono dati osservativi affidabili per studiare l’attività di un buco nero.

«Ora sappiamo che possiamo realizzare osservazioni basandoci sulla luce visibile, e che i buchi neri possono essere studiati anche senza telescopi ad alta risoluzione spettrale nei raggi X e gamma», spiega l’autore principale Mariko Kimura, studente di master presso l’Università di Kyoto.

Con una ricorrenza pari a una volta ogni svariati decenni, alcuni sistemi binari che ospitano al loro interno un buco nero emettono degli outburst, vale a dire delle “esplosioni” durante le quali la materia che cade sul buco nero rilascia enormi quantità di energia, anche sotto forma di raggi X. I buchi neri nei sistemi binari sono tipicamente circondati da dischi di accrescimento, formati da gas proveniente da una stella compagna che spiraleggia lentamente verso il centro. L’attività di accrescimento dei buchi neri si osserva di solito attraverso i raggi X, che vengono generati nelle parti interne dei dischi, dove le temperature raggiungono (e a volte superano) i 10 milioni di gradi Kelvin.

V404 Cygni, uno dei sistemi binari che ospita un buco nero più vicino alla Terra, si è “risvegliato” il 15 giugno 2015 dopo 26 anni di inattività, mostrando una di queste esplosioni.

Il team di scienziati, guidato da ricercatori dell’Università di Kyoto, è riuscito a ottenere una quantità senza precedenti di dati ottici provenienti da V404 Cygni, grazie ai quali è stato possibile rilevare schemi ripetuti con tempi scala da alcuni minuti a diverse ore. Le fluttuazioni nella banda ottica sono correlabili con quelle nei raggi X.

Sulla base dell’analisi dei dati ottici e nei raggi X, gli astronomi di Kyoto e dei loro collaboratori dell’agenzia spaziale giapponese JAXA, del laboratorio nazionale RIKEN, e dell’Università di Hiroshima hanno dimostrato che l’informazione ottica proviene dai raggi X, che emergono a loro volta dalla regione più interna del disco di accrescimento. I raggi X, infatti, irradiano e scaldano la regione esterna del disco, facendo sì che questa emetta luce visibile.

L’osservazione di questo outburst, sottolineano i ricercatori, è stata il frutto di una collaborazione internazionale molto estesa, tra paesi in fusi orari differenti.

«Le stelle possono essere osservate solo dopo il tramonto, e ogni notte ha un numero limitato di ore, ma effettuando osservazioni in diverse località in tutto il mondo possiamo raccogliere un quantitativo maggiore di dati», ha spiegato il co-autore dello studio Daisuke Nogami. «Siamo felici che la nostra rete internazionale di osservatori sia stata in grado di unire le forze per documentare questo evento raro e prezioso»

Lo studio ha anche rivelato che le variazioni periodiche avvengono a tassi di accrescimento inferiori a quanto si pensava in precedenza (circa un decimo dei valori stimati). Questo indica che il fattore scatenante dell’attività osservata non è tanto la materia in accrescimento, quanto la durata dei periodi orbitali.

Per saperne di più:
si invita alla lettura dell’articolo “Repetitive patterns in rapid optical variations in the nearby black-hole binary V404 Cygni” apparso il 6 gennaio 2016 sulla rivista Nature

Fonte: Media INAF | Scritto da Elisa Nichelli