Spirale della morte: un buco nero che ruota su un lato

immagine: Un’impressione artistica del sistema binario a raggi X MAXI J1820 + 070 contenente un buco nero (un piccolo punto nero al centro del disco gassoso) e una stella compagna. Un getto stretto è diretto lungo l’asse di rotazione del buco nero, che è fortemente sbilanciato rispetto all’asse di rotazione dell’orbita. L’immagine è stata prodotta con un gioco da ragazzi.
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Credito: R. Hynes

I ricercatori dell’Università di Turku in Finlandia hanno scoperto che l’asse di rotazione di un buco nero in un sistema binario è inclinato di oltre 40 gradi rispetto all’asse dell’orbita stellare. Questa scoperta sfida gli attuali modelli teorici della formazione di buchi neri.

L’osservazione dei ricercatori dell’Osservatorio Tuorla in Finlandia è la prima misurazione affidabile a mostrare una differenza significativa tra l’asse di rotazione di un buco nero e l’asse dell’orbita di un sistema binario. La differenza tra gli assi misurati dai ricercatori in un sistema stellare binario chiamato MAXI J1820 + 070 era di oltre 40 gradi.

Spesso per i sistemi spaziali con corpi più piccoli in orbita attorno a un corpo massiccio centrale, l’asse di rotazione di quel corpo è allineato in misura elevata con l’asse di rotazione dei loro satelliti. Questo vale anche per il nostro sistema solare: i pianeti ruotano attorno al sole in un piano che coincide grosso modo con il piano equatoriale del sole. L’inclinazione dell’asse di rotazione del Sole rispetto all’asse orbitale terrestre è di soli sette gradi.

“La previsione dell’allineamento, in larga misura, non si applica agli oggetti alieni come i binari a raggi X dei buchi neri. I buchi neri in questi sistemi si sono formati a seguito di un cataclisma cosmico: il collasso di una stella massiccia. Ora vediamo il buco nero che estrae materia dalla vicina stella più leggera in orbita attorno ad esso. Vediamo le radiazioni, i raggi X ottici e luminosi come l’ultimo sospiro della materia in caduta, così come le emissioni radio dei getti relativistici che sono stati espulsi dal sistema “, ha dice. Gauri PotaninProfessore di Astronomia all’Università di Turku e primo autore della pubblicazione.

Seguendo questi getti, i ricercatori sono stati in grado di determinare la direzione dell’asse di rotazione del buco nero in modo molto preciso. Quando la quantità di gas che cade dalla stella compagna nel buco nero in seguito iniziò a diminuire, la temperatura del sistema si raffreddò e gran parte della luce nel sistema proveniva dalla stella compagna. In questo modo, i ricercatori hanno potuto misurare l’inclinazione dell’orbita utilizzando tecniche spettroscopiche, e questo ha coinciso grosso modo con l’inclinazione della balistica.

“Per determinare l’orientamento 3D dell’orbita, è necessario anche conoscere l’angolo di posizione del sistema nel cielo, il che significa come il sistema ruota rispetto alla direzione nord nel cielo. Questo è stato misurato utilizzando tecniche di polarimetria”, afferma Juri Potanin.

I risultati sono pubblicati in sapere La rivista apre interessanti prospettive per gli studi sulla formazione di buchi neri e l’evoluzione di tali sistemi, poiché è difficile ottenere uno squilibrio così grave in molti scenari di formazione di buchi neri e di evoluzione binaria.

La differenza di oltre 40 gradi tra l’asse orbitale e la rotazione del buco nero era del tutto inaspettata. Gli scienziati hanno spesso ipotizzato che questa differenza fosse molto piccola quando hanno modellato il comportamento della materia in uno spazio temporale curvo attorno a un buco nero. I modelli esistenti sono già complessi e ora le nuove scoperte ci stanno costringendo ad aggiungere loro una nuova dimensione”, afferma Potanin.

Il risultato principale è stato effettuato utilizzando un polarimetro interno Depol-UF montato telescopio ottico scandinavodi proprietà congiunta dell’Università di Turku con l’Università di Aarhus in Danimarca.


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