- Utilizzando il telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA, i ricercatori hanno individuato due diversi buchi neri supermassicci che emettono forti esplosioni di luce mentre divorano una stella.
- Di solito l’esplosione è una soltanto, invece i bagliori ripetuti datati dal telescopio suggeriscono che sia in atto un evento parziale di distruzione mareale.
- Questa è la prima volta che eventi di questo tipo sono osservati in galassie classificate inattive.
Quando una stella si avvicina troppo a un buco nero supermassiccio, viene squarciata dalle forti forze di marea e va a costituire un disco di detriti stellari di cui il buco nero si nutre. Durante questo processo, noto come evento di distruzione mareale (TDE, Tidal Disruption Event) è possibile rilevare la radiazione uscente dalla distruzione della stella nei raggi X, nella luce UV, nell’ottico e nel radio. Si tratta di solito di un’unica potente esplosione di luce.
Una scoperta recente, però, mette in discussione quest’ultima osservazione. Utilizzando il telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA, due diversi team di ricercatori hanno osservato dei buchi neri supermassicci che emettono forti esplosioni di luce consecutive. Il telescopio ha catalogato bagliori ripetuti nei raggi X e nella luce UV dopo la prima esplosione, suggerendo che le stelle non sono state completamente distrutte durante il loro incontro con i buchi neri.
Gli studi, condotti dagli astronomi Thomas Wevers dell’European Southern Observatory e Zhu Liu del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, rivelano che una parte delle stelle potrebbe essere sopravvissuta al primo attacco dei buchi neri. I dati a raggi X e UV infatti indicano che alcune parti delle stelle continuano la loro orbita e incontrano nuovamente il buco nero, generando a bagliori ricorrenti. Questo fenomeno è definito evento parziale di distruzione mareale.
Bagliori che ritornano
I due buchi neri supermassicci individuati da XMM-Newton appartengono al cuore pulsante di due diverse galassie, che si trovano a distanze di quasi 900 milioni di anni luce e 1 miliardo di anni luce da noi. In totale, sono stati utilizzati oltre cinque giorni di osservazioni XMM-Newton per monitorare il cambiamento della luce a raggi X proveniente da queste sorgenti. La European Photon Imaging Camera a bordo di XMM-Newton, altamente sensibile, ha aiutato a studiare in grande dettaglio il materiale caldo che circonda i buchi neri.
- Il primo degli eventi di “re-brillamento”, eRASSt J045650.3−203750, l’ha scoperto il telescopio a raggi X eROSITA a bordo della missione Spectrum-Roentgen-Gamma. Le osservazioni di XMM-Newton nel 2021 e nel 2022, da parte di un team guidato da Zhu, hanno poi scoperto che il bagliore originale è stato seguito da ripetute esplosioni, all’incirca ogni 223 giorni.
- L’altro evento di distruzione mareale, AT2018fyk, è stato scoperto dall’All-Sky Automated Survey for Supernovae. Ha brillato ai raggi UV e X per almeno 500 giorni, seguito da un improvviso oscuramento. Nel maggio 2022, Thomas e colleghi hanno utilizzato XMM-Newton per studiare il drammatico aumento della luminosità dei raggi X e UV 1200 giorni dopo la sua prima apparizione.
A proposito della stranezza di questi bagliori che ritornano, Thomas ha affermato: “All’inizio, eravamo assolutamente perplessi su cosa potesse significare il ripristino della luminosità. Abbiamo dovuto valutare tutte le possibili opzioni per spiegare il comportamento osservato.
È stato molto emozionante quando ci siamo resi conto che il modello per un evento ripetuto di distruzione mareale poteva riprodurre i dati osservati.” Di sequito, un’animazione video dell’evento d’interruzione della marea parziale AT2018fyk raffigura il modello citato da Thomas: un buco nero che distrugge ripetutamente una stella. Credits: ESA
I buchi neri e gli eventi parziali di distruzione mareale
Nell’infografica seguente è possibile apprezzare il modello utilizzato dai ricercatori per spiegare le osservazioni di XMM-Newton. Il pannello 1 mostra una stella in avvicinamento a un buco nero, che attira la stella più vicino fino a quando essa inizia a essere squarciata dalle forti forze di marea (pannello 2). Un flusso di materiale strappato dagli strati esterni della stella cade verso il buco nero (pannello 3). Questo flusso alimenta il buco nero e forma attorno a esso un disco di materiale arancione brillante, visibile nel quarto pannello. Il materiale stellare avanzato dal flusso è colorato in blu.
In genere, basta un solo incontro con il buco nero per inghiottire completamente la stella. Tuttavia, in rare occasioni come queste, il nucleo della stella sopravvive e inizia un’altra orbita ellittica attorno al buco nero (pannello 4). Infine, il disco che circonda il buco nero si affievolisce (pannello 5). La stella si avvicina di nuovo e rilascia un’altra esplosione di luce quando il buco nero strappa nuovamente materiale dal nucleo sopravvissuto. Questo evento aggiunge più materiale al disco di accrescimento arancione attorno al buco nero (pannello 6) e persistono le tracce blu del flusso di materiale stellare.
Va sottolineato che le due galassie a cui appartengono i buchi neri supermassicci protagonisti di questa ricerca sono classificate come galassie inattive. Alcune galassie sono costantemente attive: emettono bagliori mentre il buco nero supermassiccio attira continuamente materia gassosa nella sua orbita. I due eventi osservati da XMM-Newton, tuttavia, provengono da buchi neri che di solito giacciono bui e silenziosi, finché non si avvicina una stella. Questa è quindi la prima volta che rileviamo esplosioni di luce ripetute provenienti da galassie inattive.
I risultati sono stati pubblicati in due articoli su Astronomy & Astrophysics (qui) e The Astrophysical Journal Letters (qui la versione pre-print).
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