• Grazie agli strumenti scientifici di Hubble, gli astronomi hanno ricostruito gli ultimi istanti di vita di una stella fagocitata da un buco nero supermassiccio.
• Mentre divorava la sfortunata stella, il buco nero ne ha deformato le sembianze fino a costruire una “ciambella” quasi perfetta attorno a sé.
• Studiare eventi di questo tipo è importante per comprendere l’attività dei buchi neri supermassicci, quanto materiale possano inghiottire e quanto siano imprevedibili.

Utilizzando Hubble, i ricercatori sono riusciti a registrare nel dettaglio gli ultimi istanti di vita di una stella mentre veniva inghiottita da un buco nero supermassiccio. La sfortunata, avvicinatasi troppo al mostro celeste, è stata attratta dalla sua enorme forza gravitazionale e squarciata con violenza, durante un processo noto come evento di distruzione mareale.

Nel corso di questi eventi, i buchi neri supermassicci divorano i gas strappati dalla stella, e nel farlo rigettano intense radiazioni. Anche se Hubble non può fotografare da vicino questi episodi, i suoi strumenti scientifici che registrano la luce ultravioletta possono datare con precisione la radiazione uscente dal buco nero. Questo aiuta a comprendere quali gas siano presenti nella luce della stella distrutta, come idrogeno e carbonio, e permette agli astronomi di ricostruire il violento pasto del buco nero. Una specie di “spettroscopia forense”, che fornisce indizi utilissimi sull’omicidio della stella.

L’evento datato con Hubble prende il nome di AT2022dsb, ed è particolare perché nel divorare la stella, il buco nero ne ha deformato le sembianze fino a costruire una “ciambella” quasi perfetta attorno a sé. Di seguito, un video NASA che spiega la ricerca. Credits: Goddard Space Flight Center, Paul Morris

Eventi di distruzione mareale osservati nell’UV

Di recente, la NASA ha riferito che i suoi osservatori spaziali ad alte energie hanno individuato eventi di distruzione mareale al centro di galassie lontane. Si è trattato di osservazioni nei raggi X, provenienti dalla corona calda di materiale che si è formata attorno al buco nero dopo che la stella era già stata fatta a pezzi. Per ogni galassia con un buco nero supermassiccio al centro, si stima che la distruzione stellare avvenga solo poche volte ogni 100.000 anni.

Sono pochissimi, però, gli eventi di questo tipo che sono osservati nella luce UV. Infatti, l’emissione ultravioletta durante il pasto del buco nero supermassiccio dura per un intervallo temporale così breve che non è facile registrarla. “Questo è davvero un peccato” ammette Emily Engelthaler, del Center for Astrophysics (CfA) Harvard & Smithsonian di Cambridge, Massachussets. “Ci sono molte informazioni che si possono ottenere dagli spettri ultravioletti”.

I ricercatori sono quindi molto entusiasti dei recenti risultati ottenuti con Hubble. Infatti, dai dati del telescopio spaziale nell’UV è possibile ottenere dettagli precisi sul comportamento dei detriti stellari attorno al buco nero, sui cambiamenti delle condizioni della stella e sulla scala temporale in cui essi avvengono (giorni, settimane o mesi).

Di seguito, un’infografica in cui una sequenza di rappresentazioni artistiche mostra come un buco nero può divorare una stella. Pannello 1: una stella si avvicina a un buco nero supermassiccio al centro di una galassia. Pannello 2: i gas esterni della stella vengono trascinati nel campo gravitazionale del buco nero. Di conseguenza, la stella viene fatta a pezzi mentre le forze di marea la separano (pannello 3). Infine, i resti stellari vengono trascinati in un anello a forma di ciambella attorno al buco nero (pannello 4) e alla fine cadranno nel buco nero, liberando un’enorme quantità di luce e radiazioni ad alta energia.

Monitoraggio di eventi di distruzione mareale

Gli eventi di distruzione mareale sono difficili da osservare. La maggior parte dei dati si riescono a ottenere all’inizio dell’episodio, quando ancora il materiale attorno al buco nero è davvero brillante e la radiazione altamente energetica.

L’evento AT2022dsb era stato catturato per la prima volta il 1 marzo 2022 dall’All Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN o “Assassin”), una rete di telescopi terrestri che osserva il cielo extragalattico all’incirca una volta alla settimana alla ricerca di eventi variabili e transitori. Questa collisione energetica era abbastanza vicina alla Terra e abbastanza luminosa da consentire agli astronomi di Hubble di eseguire la spettroscopia ultravioletta per un periodo di tempo più lungo del normale.

L’idea era quella di un monitoraggio a lungo termine. I ricercatori hanno deciso di esaminare l’evento nell’arco di almeno un anno, per vedere cosa accadeva. Peter Maksym del CfA ha spiegato: “L’abbiamo visto abbastanza presto da poterlo osservare in queste fasi di accrescimento del buco nero. Poi abbiamo visto il tasso di accrescimento diminuire”. Questa scelta ha permesso loro di ottenere i dati UV sui detriti stellari.

C’è un limite a ciò che un buco nero può inghiottire

I dati spettroscopici di Hubble provengono da un’area di gas molto luminosa, calda e a forma di ciambella che un tempo era la stella. Quest’area, nota come toroide, ha le dimensioni del Sistema Solare e ruota molto velocemente attorno al buco nero supermassiccio.

Ciò che stiamo guardando noi con i dati di Hubble è il bordo di quella ciambella. Vediamo il buco nero che distorce la stella e proietta verso di noi la radiazione a velocità circa pari al 3% della velocità della luce. Sappiamo che c’è un limite a ciò che un buco nero può inghiottire, determinato dalla sua massa: la forza di gravità deve poter contrastare la pressione esterna prodotta dalla luce emessa in seguito al “pasto” stellare.

Studiare questo tipo di eventi mentre accadono, come nel caso di AT2022dsb, permette di testare i modelli teorici degli astrofisici su osservazioni reali e di andare a fondo nella comprensione del comportamento imprevedibile di questi mostri celesti. “Questo è un punto cruciale per gli scienziati” ha detto a tal proposito Maksym, “proprio all’interfaccia tra il noto e l’ignoto”.

I risultati sono stati riportati al 241esimo incontro dell’American Astronomical Society a Seattle, Washington.