Quando una stella si avvicina troppo all’orizzonte degli eventi di un buco nero supermassiccio, si verificano potenti maree
1 marzo 2021 durante la fase automatizzataI ricercatori della Zwicky Transient Facility hanno rilevato per la prima volta l’evento di perturbazione delle maree AT2021ehb. La sua fonte era un buco nero supermassiccio al centro di una galassia situata a soli 250 milioni di anni luce dalla Terra. Gli astrofisici hanno iniziato a osservare la distruzione quasi all'inizio, quando non aveva ancora raggiunto il suo picco, e hanno studiato questo evento per più di un anno.
Cosa è successo?
Dalla scoperta di AT2021ehb, diversii telescopi hanno osservato cosa succede quando una stella si avvicina troppo al suo buco nero. Questo evento di interruzione delle maree ha avuto luogo in una galassia con un buco nero centrale circa 10 milioni di volte la massa del Sole.
Un sistema situato a soli 250 milioni di luceanni dalla Terra, divenne il quinto esempio più lontano conosciuto della distruzione di una stella da parte di un buco nero supermassiccio. Ma, a differenza di eventi più ravvicinati, AT2021ehb è stato scoperto abbastanza presto ed è stato studiato per la prima volta simultaneamente nelle gamme di raggi X, ultravioletti, ottici e radio.
Come avviene l'interruzione delle maree?
Quando una stella si avvicina troppo al nerobuco, la forte gravità allunga la stella fino a farla diventare un lungo fiume di gas caldo. Il flusso di gas vortica attorno al buco nero e le sue particelle si scontrano tra loro.
Si ritiene che la collisione del gas crei uno shockonde e flussi di gas verso l'esterno che generano radiazioni sia nella luce visibile che in altri intervalli di lunghezza d'onda (radiazioni ultraviolette e raggi X).
Con il progredire dell'evento di interruzione della mareail materiale inizia a depositarsi in un disco in orbita attorno al buco nero come l'acqua che gira attraverso una fogna, con l'attrito che genera raggi X a bassa energia. Nel caso di AT2021ehb, l'intera serie di eventi dall'inizio della spaghettificazione della stella alla formazione del disco si è verificata in soli 100 giorni.
Cosa hanno imparato gli astrofisici?
Circa 300 giorni dopo l'eventol'interruzione delle maree è stata identificata per la prima volta, gli astrofisici hanno iniziato a utilizzare il satellite NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescopic Array) della NASA per osservare il buco nero. Questo è il telescopio spaziale più sensibile ai raggi X.
Il satellite scopre la corona attorno al buco neroplasma caldo lasciato dalla stella. Questo era estremamente insolito, poiché la formazione di una corona è solitamente accompagnata da espulsioni di getti o getti relativistici - flussi di plasma che fuoriescono dal centro di un buco nero. Tuttavia, non c'erano jet in AT2021ehb.
Gli autori dello studio pubblicato su questosettimana sull'Astrophysical Journal notano che le corone emettono raggi X ad alta energia rispetto a qualsiasi altra parte di un buco nero, ma gli astrofisici non sanno ancora da dove provenga il plasma o esattamente come diventi così caldo.
Non abbiamo mai visto un tale evento di mareadistruzione con raggi X come questa, senza la presenza di un getto, ed è davvero impressionante perché significa che possiamo potenzialmente separare ciò che causa i getti e ciò che causa le corone.
Yuhan Yao, studente laureato al Caltech Pasadena e autore principale dello studio
I ricercatori notano che le attuali osservazionisuggeriscono che la formazione della corona di un buco nero "ha qualcosa a che fare con i campi magnetici". Sperano che le osservazioni future aiuteranno a spiegare la fisica di questo processo.
Cosa c'è di interessante nell'interruzione delle maree?
La maggior parte dei buchi neri supermassicci sono circondati dagas caldo che si è accumulato nel corso di migliaia e milioni di anni. È estremamente difficile studiare questi processi. Gli eventi di interruzione delle maree si verificano vicino ai buchi neri ma durano solo poche settimane o mesi. Allo stesso tempo, sono molto più luminose delle singole particelle di polvere e gas che formano un disco vicino a un buco nero.
Luminosità e breve durata degli eventil'interruzione delle maree sta aiutando gli astrofisici a imparare in un periodo di tempo limitato come la gravità di un buco nero controlla le particelle di materia, cosa sono i buchi neri e quale fisica è all'opera all'orizzonte degli eventi.
L'interruzione delle maree è una specie di laboratorio spaziale. Sono la nostra finestra in tempo reale sull'enorme buco nero in agguato al centro della galassia.
Suvi Gezari, astronomo dello Space Telescope Science Institute di Baltimora e coautore dello studio
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In copertina: Illustrazione artistica dell'evento di interruzione della marea AT2021ehb. Immagine: NASA/JPL-Caltech