Le onde d'urto supersoniche accelerano le particelle nei getti dei buchi neri

I ricercatori hanno studiato i dati di polarimetria dei raggi X provenienti dai getti del buco nero ottenuti dal satellite IXPE.

I risultati dell'analisi hanno mostrato che la migliore spiegazione per la rapida accelerazione delle particelle sono le onde d'urto.

Gli scienziati hanno utilizzato IXPE per monitorareBlazar Markarian 501 nella costellazione di Ercole. Questo sistema di buchi neri attivi si trova al centro di una grande galassia ellittica. Il satellite ha osservato l'oggetto due volte per tre giorni con una pausa di due settimane nel marzo 2022. Parallelamente a questa osservazione, gli astrofisici hanno utilizzato telescopi terrestri per raccogliere dati in altre bande di onde elettromagnetiche: ottiche, infrarosse e radio.

Illustrazione artistica dello studio. Il satellite IXPE raccoglie dati sulla polarizzazione dei raggi X. Immagine: NASA, Pablo Garcia

I dati combinati consentitiper rispondere a una domanda rimasta irrisolta per 40 anni: come le particelle nei getti dei buchi neri accelerino a energie così elevate. Gli scienziati hanno scoperto che la luce a raggi X è più polarizzata della luce ottica, che a sua volta è più polarizzata della radio. Ma la direzione della luce polarizzata era la stessa per tutte le lunghezze d'onda della luce osservate e coincideva anche con la direzione del getto.

Dopo aver confrontato le loro informazioni con quelle teoricheUtilizzando modelli, i ricercatori hanno scoperto che i dati corrispondevano maggiormente allo scenario in cui l'onda d'urto ha accelerato le particelle del getto. Un'onda d'urto si verifica quando qualcosa si muove più velocemente della velocità del suono del materiale circostante, come quando un aereo supersonico vola attraverso l'atmosfera terrestre, spiegano gli autori.

Lo studio non è stato progettato per studiarel'origine delle onde d'urto, che rimangono ancora un mistero. Ma gli scienziati suggeriscono che la perturbazione del flusso del getto porta al fatto che parte di esso diventa supersonico. Questo può essere il risultato di particelle ad alta energia che entrano in collisione all'interno del getto o improvvisi cambiamenti di pressione al confine del getto. Gli autori del lavoro ritengono che nuovi studi aiuteranno a stabilire l'esatta natura delle onde d'urto.

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In copertina: illustrazione artistica di un blazar. Immagine: NASA