Un buco nero con un disco distorto. Credito: John Pace

Un team internazionale di astrofisici provenienti da Sud Africa, Regno Unito, Francia e Stati Uniti ha rilevato differenze significative nella luminosità della luce visibile intorno a uno dei buchi neri più vicini nella nostra galassia, a 9.600 anni luce dalla Terra, che concludono è una causa. dalla massiccia curvatura del suo disco di accrescimento.

Questo oggetto, MAXI J1820 + 070, ha eruttato come una traversata di raggi X nel marzo 2018 ed è stato rilevato da un telescopio a raggi X giapponese a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Questi sistemi di transito, che mostrano esplosioni violente, sono stelle binarie, costituite da una stella di piccola massa, simile al nostro Sole, e un corpo più compatto, che può essere Nana biancae stella di neutroni, o Buco nero. In questo caso, MAXI J1820 + 070 contiene un buco nero con una massa di almeno 8 volte la massa del nostro Sole.

I primi risultati sono stati ora pubblicati sulla prestigiosa rivista internazionale, Avvisi mensili della Royal Astronomical SocietyIl suo autore principale è il dottor Jesimul Thomas, ricercatore post-dottorato presso l’Osservatorio Astronomico del Sud Africa (SAAO).

La scoperta presentata nell’articolo è stata ricavata da una curva ottica completa e dettagliata acquisita nel corso di circa un anno da amatori professionisti di tutto il mondo che fanno parte dell’AAVSO (American Association of Variable Star Observers). MAXI J1820 + 070 è una delle tre traverse di raggi X più luminose mai osservate, a causa della sua vicinanza alla Terra e del fatto che si trova al di fuori del piano ombreggiato nella nostra regione. via Lattea galassia. Dato che è rimasto brillante per diversi mesi, questo ha permesso a molti dilettanti di seguirlo.

Il professor Phil Charles, ricercatore dell’Università di Southampton e membro del team di ricerca ha spiegato: “Il materiale della stella normale viene trascinato dal corpo compatto nel disco di accrescimento che circonda il gas di accrescimento. Si verificano massicce esplosioni quando il materiale nel disco diventa caldo e instabile, accumulandosi nel buco nero e rilasciando copiose quantità di energia prima di attraversare l’orizzonte degli eventi. Questo processo è caotico e altamente variabile, che varia su scale temporali da millisecondi a mesi”.

Il team di ricerca ha prodotto una visualizzazione del sistema, mostrando come un’enorme emissione di raggi X viene emessa da molto vicino al buco nero, e quindi irradia il materiale attorno ad esso, in particolare il disco di accrescimento, riscaldandolo a una temperatura di circa 10.000 Kelvin. , che è vista come la luce visibile emessa. Per questo motivo, quando il bagliore dei raggi X diminuisce, diminuisce anche la luce ottica.

Ma qualcosa di inaspettato è successo quasi 3 mesi dopo l’esplosione, quando la curva della luce ottica ha iniziato a regolarsi in modo massiccio – un po’ come alzare e abbassare il dimmer e quasi raddoppiare la luminosità al suo apice – in un periodo di circa 17 ore. Tuttavia, non vi è stato assolutamente alcun cambiamento nell’emissione dei raggi X, che è rimasta costante. Mentre in passato sono state osservate piccole modifiche visibili quasi periodiche durante altre esplosioni di raggi X transitorie, non è mai stato visto nulla di questa scala prima.

Cosa ha causato questo comportamento straordinario? “Con l’angolo di visione del sistema come mostrato nell’immagine, possiamo rapidamente escludere la solita spiegazione che i raggi X stessero illuminando la faccia interna della stella donatrice perché la luminosità si stava verificando nel momento sbagliato”, ha affermato il professor Carlo. Né potrebbe essere perché la luce differisce da dove la corrente di trasferimento di massa colpisce il disco mentre il mod si sposta gradualmente rispetto all’orbita.

Ciò ha lasciato una possibile spiegazione, che il massiccio flusso di raggi X stava irradiando il disco e causandone la deformazione, come mostrato nell’immagine. La torsione fornisce un aumento significativo dell’area del disco che può essere illuminata, con conseguente aumento esponenziale dell’emissione di luce visibile se visualizzata al momento giusto. Tale comportamento è stato osservato nelle binarie a raggi X con donatori più massicci, ma mai in un buco nero transitorio con un donatore di massa così bassa. Apre una strada completamente nuova per lo studio della struttura e delle proprietà dei dischi di accumulo deformati.

Il professor Charles ha continuato: “Questo oggetto ha proprietà affascinanti in un gruppo di oggetti davvero interessante che ha molto da insegnarci sui punti finali dell’evoluzione stellare e sulla formazione di oggetti compatti. Conosciamo già alcune dozzine di sistemi binari di buchi neri in la nostra galassia, che hanno tutte masse nell’intervallo di massa.” Solar 5-15. Stanno tutti crescendo con l’accrescimento di materia che abbiamo visto qui è sorprendente. “

Un importante programma scientifico sul South African Large Telescope (SALT) per studiare gli oggetti in transito è iniziato circa 5 anni fa e ha effettuato una serie di importanti osservazioni di binari compatti, inclusi sistemi di buchi neri come MAXI J1820+070. questo programma, afferma il prof. Buckley, “SALT è uno strumento ideale per studiare il comportamento mutevole di queste binarie di raggi X durante le loro esplosioni, che possono monitorare regolarmente per periodi di settimane o mesi e possono coordinarsi con le osservazioni di altri telescopi, tra cui telescopi spaziali”.

Riferimento: “Grandi modulazioni ottiche durante l’eruzione del 2018 di MAXI J1820+070 rivelano l’evoluzione di un disco di accrescimento distorto attraverso il cambiamento di stato dei raggi X” di Jessimol K Thomas, Philip A Charles, David AH Buckley, Marisa M. Coetzee, Jean-Pierre Lassota, Stephen Potter, James F. Steiner e John A. Paes, 26 ottobre 2021, disponibile qui. Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093/mnras/stab3033