Gli astronomi hanno previsto correttamente quando un buco nero gigante ha terminato il suo ultimo pasto e prevedono quando si verificherà il suo prossimo spuntino.
Utilizzando i nuovi dati dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e dell’Osservatorio Swift Neil Gehrels, nonché dell’XMM-Newton dell’ESA (Agenzia Spaziale Europea), un team di ricercatori ha fatto importanti progressi nella comprensione di come e quando questo buco nero supermassiccio consuma materiale.
Questo risultato si basa sugli studi di un buco nero supermassiccio – con circa 50 milioni di volte più massa del Sole – al centro di una galassia situata a circa 860 milioni di anni luce dalla Terra.
Nel 2018, l’indagine ottica All Sky Automated Survey for SuperNovae ha notato che questo sistema era diventato molto più luminoso.
Dopo averlo osservato con NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) della NASA e Chandra, e XMM-Newton, i ricercatori hanno determinato che l’aumento di luminosità proveniva da un “evento di distruzione mareale”, che segnala che una stella è stata completamente fatta a pezzi e parzialmente ingerita dopo aver volato troppo vicino a un buco nero. Hanno chiamato l’evento di distruzione della marea AT2018fyk.
Quando il materiale della stella distrutta si avvicinava al buco nero, diventava più caldo e produceva raggi X e luce ultravioletta (UV). Questi segnali poi svanirono, suggerendo che del buco nero non era rimasto nulla da digerire.
Tuttavia, circa due anni dopo, i raggi X e la luce UV della galassia sono diventati di nuovo molto più luminosi. Secondo gli astronomi, la spiegazione più plausibile è che la stella sia probabilmente sopravvissuta all’iniziale presa gravitazionale del buco nero e poi sia entrata in un’orbita altamente ellittica con il buco nero.
Durante il suo secondo avvicinamento ravvicinato al buco nero, è stato estratto altro materiale, producendo più raggi X e luce UV.
Questi risultati sono stati pubblicati in un articolo del 2023 sull’Astrophysical Journal Letters guidato da Thomas Wevers dello Space Telescope Science Institute di Baltimora.
“Inizialmente pensavamo che si trattasse di un buco nero che fa a pezzi una stella”, ha detto Wevers. “Ma invece, la stella sembra vivere per morire un altro giorno”.
Sulla base di ciò che avevano appreso sulla stella e sulla sua orbita, Wevers e il suo team hanno previsto che il secondo pasto del buco nero sarebbe terminato nell’agosto 2023 e hanno chiesto a Chandra di osservare il tempo per controllare.
“Il segno rivelatore della fine di questo spuntino stellare sarebbe un improvviso calo dei raggi X ed è esattamente ciò che vediamo nelle nostre osservazioni di Chandra il 14 agosto 2023”, ha detto Dheeraj Pasham del Massachusetts Institute of Technology, leader di un nuovo articolo su questi risultati.
“I nostri dati mostrano che nell’agosto dello scorso anno, il buco nero si stava essenzialmente asciugando la bocca e spingendo indietro dal tavolo”.
I nuovi dati ottenuti da Chandra e Swift dopo il completamento dell’articolo del 2023 forniscono ai ricercatori una stima ancora migliore di quanto tempo impiega la stella per completare un’orbita e dei futuri pasti per il buco nero.
Hanno determinato che la stella si avvicina al buco nero circa una volta ogni tre anni e mezzo.
“Pensiamo che un terzo pasto vicino al buco nero, se rimarrà qualcosa della stella, inizierà tra maggio e agosto del 2025 e durerà per quasi due anni”, ha detto Eric Coughlin, coautore del nuovo articolo, della Syracuse University di New York.
“Questo sarà probabilmente più uno spuntino che un pasto completo perché il secondo pasto era più piccolo del primo, e la stella viene ridotta”.
Gli autori pensano che la stella condannata avesse originariamente un’altra stella come compagna mentre si avvicinava al buco nero.
Quando la coppia stellare si è avvicinata troppo al buco nero, tuttavia, la gravità del buco nero ha allontanato le due stelle. Uno è entrato nell’orbita con il buco nero e l’altro è stato lanciato nello spazio ad alta velocità.
“La stella condannata è stata costretta a fare un drastico cambiamento nelle compagne – da un’altra stella a un buco nero gigante”, ha detto il co-autore Muryel Guolo della Johns Hopkins University di Baltimora. “Il suo partner stellare è fuggito, ma non è successo”.
Il team prevede di continuare a seguire AT2018fyk il più a lungo possibile per studiare il comportamento di un sistema così esotico.
Un articolo che descrive questi risultati è apparso nell’ultimo numero di The Astrophysical Journal Letters ed è disponibile online all’indirizzo: https://arxiv.org/abs/2406.18124.
Credito illustrativo: NASA/CXC/M. Weiss
