Categorie: Buchi neri
Tags: disco di accrescimento pulsazione raggi X
Scritto da: Vincenzo Zappalà
Commenti:13
Anche i buchi neri hanno un cuore *
Eh sì, questi terribili mostri del cielo hanno anche loro un cuore che batte. Sentite le pulsazioni di un gigante galattico per anni e anni...
Il battito del cuore del buco nero della galassia RE J1034+396 , che si trova a 600 milioni di Anni Luce da noi, era stato sentito già nel 2007. Un battito lento al ritmo di una pulsazione ogni ora si è ripetuto fino al 2011, quando il satellite capace di sentire i raggi X non ha più funzionato. Nel 2018, XMM-Newton ha nuovamente potuto misurarne i battiti ed essi erano ancora perfettamente udibili e sempre con la stessa frequenza. Un battito molto lento per noi umani, solo uno ogni ora circa (esattamente 3550 +/- 80 secondi).
Che cosa può, in realtà causare questa continua e perfetta pulsazione? E' quasi certo che sia legata a una ritmica contrazione e dilatazione del disco di accrescimento. Un chiaro segno che il gigante è vivo e vegeto e sta continuando a mangiare. L'energia che si sprigiona da una piccolissima regione di spazio è tale da rendere osservabile il "masticare" del nostro affamato amico così lontano. E' stato rilevato finora solo un altro caso simile, nella nostra galassia, ma si riferisce a un buco nero stellare, ben 100 000 volte più piccolo che si ciba attraverso una compagna molto altruista che lo imbocca periodicamente. Il tutto, però, su scala estremamente ridotta: buco nero piccolo, cuore meno potente...
Ecco una spiegazione visiva attraverso un breve filmato (non spaventatevi se il disco di accrescimento sembra tutto storto... è stata tenuta in conto la deformazione dei raggi luminosi dovuta alla relatività generale)
E' cosa veramente rara questa perfetta periodicità dei segnali provenienti da un buco nero e lo studio accurato permetterà di capire meglio il meccanismo e confermare che sia proprio dello stesso tipo del nostro piccolo buco nero "casalingo", ma solo scalato con le dimensioni.
Qualsiasi sia la vera ragione, speriamo di continuare a sentire un "cuore" in piena salute!
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13 commenti
Scoperte ed osservazioni sempre fantastiche caro Enzo.
caro Mariolino, speriamo che ci sia ancora qualcuno che abbia voglia di continuare in questi lavori così poco remunerativi... anche quando il cielo sarà tutto a strisce per colpa del signor SpaceX che ci darà telefonini che fanno anche da mangiare
Ciao Enzo. Questo "battito" cos'è? Un'onda elettromagnetica? Gravitazionale?
caro Ale,
è sicuramente elettromagnetica, dato che si rileva nei raggi X... ma cosa la generi esattamente nessuno lo sa ancora... Sicuramente è legata alla variazione del disco, ma il fenomeno vero e proprio è ancora sconosciuto... E' qualcosa però che può manifestarsi sia su piccole che su grandi scale e ha sicuramente una componente geometrica.
Grazie Enzo. .una componente geometrica. .tipo che il disco varia nelle sue dimensioni? Ma per fare un "battito" la variazione dovrebbe essere rapidissima o sbaglio? Quanto tempo dura il "battito"?
No, è proprio una variazione continua, di tipo sinusoidale. Meno male che ne hai parlato... avevo dimenticato di aggiungere il lavoro originario... Aggiungo anche la figura di copertina dentro al testo dove si vede la variazione col tempo. Grazie Ale!
Ma grazie a te che riesci a farmi capire i concetti di una materia che per i miei limiti sarebbe inarrivabile .... ora che mi dici che è un onda sin. .ti posso chiedere con quale frequenza ?
Accidenti a me... ma dove avevo la testa quel giorno? Il periodo è praticante di un'ora, ossia 3550 secondi, come puoi vedere nell'abstract dell'articolo originale...
Caro Ale, ti devo assumere come correttore di un vecchio rimbambito professore che dimentica i pezzi per strada...
Ehhh. .ma che correggo. . Magari.... tornando al nostro buco nero, la cosa che mi sorprende è questo fenomeno della variazione che avviene in così poco tempo.. 1 ora. . Su un disco di dimensioni stellari. . Che come dicevamo varia una componente geometrica.. quindi potremmo ipotizzare una specie di "ovalizzazione " del disco" ? Ma come fa una distorsione geometrica a percorrere tutta quella "strada" in così poco tempo? Ma che tipo di fenomeno è? Aiuto!
Caro Ale,
in realtà, dovendo emettere in una ben definita lunghezza d'onda, il segnale periodico si potrebbe riferire a una zona molto ristretta del disco di accrescimento, che viene perturbata ogni ora, causandone una specie di ritmo cardiaco. Come nel caso stellare, ciò potrebbe essere dovuto a un oggetto che rivolve attorno al buco nero e che causa distorsioni che liberano energia. Non essendo un impulso rapido, però, ma con variazione continua, si deve pensare a qualcosa di essenzialmente geometrico e non puramente fisico. In ogni modo, ogni segnale che parte dal disco deformato in modo continuo, viaggia alla velocità della luce e ci colpisce dopo 600 milioni di anni...
Ma questa è solo una mia interpretazione molto terra-terra...
Scusate se riprendo solo ora questo articolo. Leggendolo mi era venuto un dubbio sulle dimensioni di questi buchi neri super-massicci che non avevo approfondito nell'immediato.
La massa di questi buchi neri di milioni, se non miliardi, di volte quella del sole farebbero pensare a dimensioni enormi. Per contro, dalla periodicità del fenomeno descritto nell'articolo deriva che la zona nella quale avviene dovrebbe avere un diametro significativamente inferiore all'ora luce. Per aver un termine di paragone l'ho confrontata con le dimensioni del sistema solare. Si tratta di una zona che potrebbe essere comodamente contenuta all'interno dell'orbita di Giove.
Sembrerebbe che il fenomeno non possa coinvolgere l'intero buco nero, ma solo una zona limitata. Forse è proprio così, ma facendo qualche calcolo ho avuto la sorpresa di trovare che le dimensioni in gioco mi sono venute non così lontane da quello di un intero buco nero super massiccio. Vi propongo i calcoli per verificare se ho fatto qualche errore. Evito le varie costanti utilizzando le unità geometrizzate dove c=1 e G=1 e massa, distanza e tempo sono misurati in metri.
Il raggio di Schwarzschild (R) , che approssimativamente definisce la zona esterna dalla quale possono arrivarci segnali, è 2 volte la massa del buco nero (M) espressa in metri. Con R pari a mezza ora luce abbiamo che
.
Fortunatamente ho trovato la massa solare espressa in queste unita, così riesco a confrontare questa massa con quella del sole senza fare conversioni:
. (per chi volesse partire dalle masse in kg, il fattore di conversione tra masse in kg e masse in metri è 
)
Quindi il buco nero potrebbe essere fino a circa 180 milioni di masse solari, se non ho fatto errori di calcolo. Anche considerando che dovrebbe essere significativamenet più piccolo, mi sembra ci sia un buon margine. In confronto la massa del buco nero al centro della nostra galassia è stimata essere di circa 4 milioni di masse solari.
caro Fabry,
assumiamo che un buco nero stellare abbia una massa di 5 masse solari. Il buco nero dell'articolo potrebbe anche essere di solo 500000 masse solari. Comunque, non sapendo bene di che tipo di fenomeno si tratti non possiamo dire con certezza il legame tra periodo e diametro del disco. Grazie del contributo!