Una rilevazione della materia che circonda il buco nero del sistema Cygnus X-1

Concetto artistico del sistema Cygnus X-1 (Immagine NASA/ESA Hubble)
Concetto artistico del sistema Cygnus X-1 (Immagine NASA/ESA Hubble)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” descrive osservazioni senza precedenti della materia attorno a un buco nero. Un team di ricercatori ha usato i dati rilevati usando un polarimetro a raggi X a bordo del satellite PoGO+ per ottenere informazioni sulla parte di raggi X duri che vengono riflessi dal disco di accrescimento attorno al buco nero del sistema Cygnus X-1 e identificare la forma della materia che lo compone.

Distante circa 6.100 anni luce dalla Terra, il sistema Cygnus X-1 è del tipo binario formato da una stella molto massiccia catalogata come HDE 226868 e da un buco nero. Secondo una ricerca pubblicata sulla rivista “The Astrophysical Journal” nel novembre 2011, la stella ha una massa 19.2 ± 1.9 volte quella del Sole mentre il buco nero ha una massa 14.8 ± 1.0 volte quella del Sole. Secondo una ricerca pubblicata sulla rivista “Science” nel maggio 2003 il buco nero è nato da una stella progenitrice con una massa iniziale superiore a 40 volte quella del Sole il cui nucleo è collassato direttamente senza esplodere in una supernova.

Il sistema Cygnus X-1 è una sorgente di raggi X scoperta nel 1964. Studi successivi portarono alla scoperta di una stella supergigante blu e di una compagna invisibile. I dati raccolti portarono all’ipotesi che si trattasse di un buco nero, confermata nel corso del tempo da osservazioni compiute con strumenti sempre più sofisticati.

C’era ancora un’incertezza riguardante la geometria della materia che circonda il buco nero ed emette i raggi X e un team di ricercatori ha provato a risolvere il mistero usando una nuova tecnica chiamata polarimetria a raggi X. Hanno sfruttato il fatto che parte dei raggi X duri e dei raggi gamma viene riflessa dal disco di accrescimento che circonda il buco nero e possono essere filtrati da un polarimetro.

Lo strumento è stato lanciato a bordo del satellite PoGO+ su un enorme pallone e ha rilevato la parte di raggi X riflessa, identificando la forma della materia che compone il disco di accrescimento. C’erano due modelli alternativi che descrivevano la forma di quella materia in un sistema binario come Cygnus X-1, illustrati nell’immagine in basso (Cortesia Fumiya Imazato, Hiroshima University. Tutti i diritti riservati): nel modello a “lampione” (lamp-post), la corona è compatta e strettamente legata al buco nero mentre nel modello esteso (extended) la corona è più larga e diffusa attorno all’area che circonda il buco nero.

I raggi X vengono riflessi in modo diverso dalla materia a seconda della sua forma, con maggiore intensità nel modello a lampione e più debolmente nel modello esteso. Le rilevazioni hanno indicato che il modello corretto è quello esteso. Si tratta di un passo avanti nella ricerca ma le osservazioni continueranno per ottenere nuove informazioni sulla materia che forma il disco di accrescimento.

In sistemi binari come Cygnus X-1 il buco nero ruba gas alla compagna come illustrato nell’immagine in alto ma le conseguenze sul sistema possono essere diverse a seconda delle caratteristiche della coppia. La polarimetria a raggi X può essere utile per capire meglio l’evoluzione dei buchi neri e la loro influenza sull’ambiente circostante, anche sull’intera galassia che li ospita.

Modelli del disco di accrescimento
Modelli del disco di accrescimento

2 Comments


  1. La ricerca in questo ambito può essere aiutata con l’app BOINC (sia su PC che smartphone Android) e collegandosi a progetti come Universe@Home, Einstein@Home, Asteroids@Home, che analizzano i dati raccolti da telescopi e radiotelescopi utilizzando la potenza di calcolo della CPU del dispositivo. Il tutto è gratuito e può essere fatto davvero da chiunque.

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    1. Per fortuna i supercomputer sono sempre più potenti ma applicazioni come quelle che hai menzionato possono ancora aiutare quelle analisi, che richiedono enormi risorse di calcolo.

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