Un recente studio ha approfondito il funzionamento dei getti relativistici, flussi di gas ionizzato che i buchi neri emettono dal loro disco di accrescimento. Questi getti si muovono a velocità prossime a quella della luce e sono visibili anche a miliardi di anni luce dalla Terra, rendendoli oggetti d’interesse per gli astronomi. La ricerca, pubblicata su Publications of the Astronomical Society of Japan, offre nuove informazioni su come questi fenomeni possano verificarsi nonostante la natura gravitonica dei buchi neri.
I buchi neri e i loro getti
I buchi neri supermassicci sono noti per la loro capacità di generare potenti getti che si allontanano da essi. Questi fenomeni sono stati osservati in vari contesti astronomici, tra cui i quasar, che possono essere visti anche a distanze enormi. La contraddizione insita nel fatto che un buco nero possa espellere materia mentre intrappola tutto ciò che gli si avvicina ha affascinato gli scienziati per decenni. Il nuovo studio cerca di chiarire questo paradosso analizzando specificamente i buchi neri di massa stellare.
Questi oggetti celesti, sebbene più piccoli rispetto ai loro cugini supermassicci, seguono leggi fisiche simili e presentano comportamenti interessanti durante le fasi attive della loro vita. Alcuni possono produrre getti costantemente per lunghi periodi; altri alternano fasi attive e quiescenti. Lo studio si è concentrato su XTE J1859+226, un buco nero in un sistema binario con una stella simile al Sole come compagna.
Il sistema binario XTE J1859+226
XTE J1859+226 è parte di un sistema binario dove il buco nero interagisce con una stella vicina attraverso processi gravitazionali complessi. Mentre orbitano l’uno attorno all’altro, il buco nero attrae materiale dalla sua compagna stellare creando condizioni favorevoli alla formazione dei getti ogni 3-4 giorni. Per comprendere meglio questo processo dinamico, il team ha esaminato dati raccolti tramite osservazioni radio e raggi X effettuate tra il 1999 e il 2000.
Le osservazioni radio hanno rivelato quando i getti iniziano a formarsi: ogni lobo del jet emesso dal buco nero appare luminoso nelle lunghezze d’onda radio specifiche. Le misurazioni ai raggi X hanno fornito informazioni sul disco accrescitore intorno al buco nero stesso; lo studio ha dimostrato che prima dell’emissione dei getti vi è un abbassamento dell’energia nei raggi X provenienti dal buco nero stesso.
Meccanismi alla base della formazione dei getti
La ricerca ha evidenziato come l’ammorbidimento nei raggi X sia dovuto al rapido movimento del materiale verso l’interno del disco accrescitore lungo una traiettoria nota come orbita circolare stabile più interna . Questo movimento rappresenta una fase cruciale: quando la materia si avvicina troppo al limite dell’ISCO senza cadere nel buco nero stesso può generare le condizioni necessarie affinché emergano i flussi relativistici.
Il team ha identificato due requisiti fondamentali affinché possa formarsi un jet: innanzitutto deve esserci una rapida contrazione del bordo interno del disco accrescitore verso l’interno; in secondo luogo deve essere raggiunto l’ISCO stesso. Questa dinamica può essere paragonata all’atto di spruzzare acqua da mani chiuse intorno ad essa: quando non c’è più spazio disponibile tra le mani e l’acqua stessa viene espulsa rapidamente in fuori.
L’importanza dello studio risiede nella sua capacità di chiarire uno degli aspetti più misteriosi dell’astrofisica moderna riguardo ai meccanismi operativi dietro la produzione delle emissioni energetiche dai buchi neri stessi.