Buchi neri in un doppio fascio: gli astronomi osservano getti luminosi di materia

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Saveria Marino
Saveria Marino
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Scienze Galassie

La GU 287 mostra cosa succede quando due buchi neri si scontrano

Getti luminosi di materia provenienti da due buchi neri

Sia i buchi neri grandi che quelli piccoli possono essere identificati dai loro getti di materia luminosa

Fonte: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC) e M. Mugrauer (AIU Jena)

In una galassia distante miliardi di anni luce, i ricercatori hanno osservato per la prima volta come l’interazione tra due buchi neri espelle un doppio flusso luminoso di materia. Gli astronomi prevedono addirittura quando questo raro fenomeno si ripresenterà.

IONella galassia OJ 287, a cinque miliardi di anni luce di distanza, un buco nero passa regolarmente attraverso un disco rotante di gas che appartiene a un secondo buco nero più grande. Un gruppo di ricerca internazionale ha ora osservato un fenomeno che era stato previsto da anni: il gas intrappolato dal buco nero più piccolo energizza per alcune ore un flusso di materiale altamente concentrato, facendo risplendere il centro della galassia.

Per catturare questo evento, è stato necessario eseguire calcoli modello precisi del sistema e utilizzare in modo improprio un telescopio spaziale, hanno detto gli scienziati alla rivista “Lettere del diario astrofisico“Per segnalare.

OJ 287 è un quasar: una galassia con al centro una sorgente di radiazione puntiforme estremamente luminosa. L’intensa radiazione emessa da questi quasar proviene da enormi buchi neri, che attirano il gas dall’area circostante a causa della loro forte gravità. Il gas si raccoglie in un disco che ruota rapidamente attorno al buco nero, riscaldandosi fino a diversi milioni di gradi e quindi brillando intensamente.

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Da questo disco di accrescimento il gas cade eventualmente nel buco nero, ma non completamente. I campi magnetici deviano parte di questo gas e lo compattano in due stretti fasci di materia, i cosiddetti getti, che sparano nello spazio a migliaia di anni luce.

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Ma la GU 287 ha una particolarità: la luminosità del quasar aumenta notevolmente ogni dodici anni. Utilizzando immagini storiche della regione del cielo nella costellazione del Cancro, gli astronomi sono riusciti a far risalire queste fluttuazioni al 1887. Già nel 1988, gli astronomi hanno utilizzato centinaia di misurazioni per fornire un modello in grado di spiegare l’esplosione di luminosità: la galassia OJ 287 non non contenere un solo buco nero; due buchi neri al centro.

Pertanto, la massa del buco nero centrale è di 18 miliardi di masse solari e attorno ad esso ruota un buco nero con una massa di 150 milioni di volte la massa del Sole. Nella sua orbita ellittica, il buco nero più piccolo attraversa il disco di accrescimento del buco nero più grande ogni dodici anni. Così facendo, porta con sé parte del gas, lo inghiotte e provoca così esplosioni di luminosità.

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Nel 2014, un astronomo stava eseguendo calcoli modello del sistema e si è imbattuto in un altro fenomeno a breve termine: se il buco nero più piccolo succhia materia dal disco del buco nero più grande, una parte di essa dovrebbe anche sfuggire ai campi magnetici. Ulteriori raggi di materia – cioè getti – dovrebbero apparire brevemente e aumentare ulteriormente la luminosità. Ma non c’era alcuna prova di questo fenomeno nei dati sulla luminosità raccolti.

I modelli del sistema OJ 287, migliorati nel corso degli anni, hanno finalmente permesso di prevedere con maggiore precisione la comparsa di getti aggiuntivi: la prossima volta dovrebbe accadere alla fine del 2021. Cercando però il fenomeno dalla Terra con un singolo telescopio sarebbe pieno di rischi, se fosse stato giorno quando si è verificato l’evento, si sarebbe potuto perderlo.

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Un team guidato da Mauri Valtonen dell’Università di Turku in Finlandia ha ora utilizzato un telescopio spaziale per osservare OJ 287: TESS, già dedita alla ricerca di pianeti in altre stelle, è stata sostanzialmente abusata e ha osservato l’area intorno a OJ 287 per diverse settimane . E Valtonen e i suoi colleghi sono stati fortunati: il 12 novembre 2021 hanno infatti osservato un ulteriore aumento della luminosità del quasar, proprio come previsto otto anni fa. Ulteriori osservazioni con diversi telescopi sulla Terra e con un altro telescopio spaziale hanno confermato questa scoperta.

L’esplosione di luminosità causata dal raggio antidoping è durata solo dodici ore. Questa durata estremamente breve da un punto di vista astronomico spiega anche perché questo fenomeno non era stato osservato prima, dicono gli scienziati: una revisione di tutti i dati storici mostra che il momento esatto dell’attivazione dei getti è sempre stato mancato. Ora si può prevedere quando questo fenomeno si verificherà la prossima volta: nell’agosto del 2033.

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