Una gigantesca eruzione da un un buco nero supermassiccio

Schema dell'espulsione coronale. A sinistra, la corona si raccoglie verso l’interno, al centro diventa luminosa e a destra prima di essere espulsa dal buco nero (Immagine NASA/JPL-Caltech)
Schema dell’espulsione coronale. A sinistra, la corona si raccoglie verso l’interno, al centro diventa luminosa e a destra prima di essere espulsa dal buco nero (Immagine NASA/JPL-Caltech)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” descrive l’osservazione dettagliata di un’enorme eruzione di raggi X da parte di un buco nero supermassiccio conosciuto come Markarian 335 o Mrk 335. I telescopi spaziali Swift e NuSTAR sono stati usati per esaminare questo fenomeno di proporzioni gigantesche concludendo che è stato originato da un’espulsione coronale.

Per loro natura, i buchi neri non emettono luce ma possono essere circondati da dischi di polvere e gas che possono diventare anche molto luminosi se la loro temperatura diventa abbastanza elevata. Nel caso dei buchi neri supermassicci, che possono avere una massa anche miliardi di volte quella del Sole, gli effetti gravitazionali di tali masse concentrate in piccolissimi volumi possono rendere quei dischi incandescenti.

In prossimità del buco nero c’è la corona, una struttura composta di particelle riscaldate a un livello tale che finiscono per emettere raggi X. Esistono due modelli per la configurazione della corona. Secondo il modello “a lampione”, queste strutture sono sorgenti di luce compatte, simili a lampadine, poste sopra e sotto il buco nero, lungo il suo asse di rotazione. Secondo l’altro modello, la corona è distribuita in maniera più diffusa nello spazio, come una gigantesca nube attorno al buco nero o come un “sandwich” che circonda il disco di materiale come fette di pane. Una corona può anche passare da una configurazione all’altra.

Markarian 335 è un buco nero supermassiccio a circa 324 milioni di anni luce dalla Terra già oggetto di studi perché ha una storia interessante. Una volta era una delle sorgenti di raggi X più brillanti ma nel 2007 la sua luminosità è diminuita enormemente. Dirk Grupe della Morehead State University nel Kentucky, uno degli autori di questa ricerca, ha cominciato a tenerlo sotto osservazione con il telescopio spaziale Swift per cercare di capire cosa succedesse.

Negli anni successivi, Markarian 335 ha avuto varie eruzioni e nel settembre 2014 una di esse è stata particolarmente potente. In quell’occasione, Luigi Gallo, un altro degli autori di questa ricerca, è riuscito a ottenere un’osservazione del fenomeno con il telescopio spaziale NuSTAR, lanciato nel 2012 proprio per osservare sorgenti di raggi X ad alta energia.

Analizzando lo spettro dei raggi X su un intervallo di lunghezze d’onda osservate sia da Swift che da NuSTAR, i ricercatori hanno potuto verificare che la corona si era mossa. Essa infatti ha emsso raggi X con uno spettro un po’ diverso rispetto a quella del disco di accrescimento. In parole povere, la corona ha avuto un incremento di luminosità ai raggi X dovuta al suo spostamento.

La velocità di spostamento della corona è stata molto elevata: il 20% di quella della luce, pari a circa 60.000 km/s. La direzione dello spostamento determina un effetto relativistico chiamato in gergo Doppler boosting con la conseguenza che la luminosità aumenta quando la corona si sposta verso l’osservatore.

Rimane da capire quale sia la sorgente di energia dei raggi X alla base di queste espulsioni coronali. L’uso combinato dei telescopi spaziali Swift e NuSTAR ha permesso di effettuare osservazioni migliori rispetto al passato fornendo nuove informazioni su questo fenomeno. Gli astronomi sono pronti per le prossime eruzioni per cercare di comprendere queste enormi emissioni di energia.

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