I buchi neri che fagocitano le stelle creano dei “dischi di accrescimento”

Quando una stella passa troppo vicino ad un buco nero supermassiccio, intervengono delle forze di tale portata da farla a pezzi, producendo un bagliore di radiazioni. Gli astronomi studiano la luce derivante da questi “eventi di perturbazione delle maree” (TDE) alla ricerca di indizi sul comportamento “predatorio” dei buchi neri supermassicci, in agguato al centro delle galassie. Nuove osservazioni di TDE, guidate dagli astronomi dell’UC Santa Cruz, forniscono ora una prova che i detriti della stella formano un disco, chiamato “disco di accrescimento“, attorno al buco nero.

Il disco di accrescimento si forma durante l'”aggressione” delle stelle da parte dei buchi neri

I teorici si sono quindi domandati se un disco di accrescimento possa formarsi durante un evento di interruzione delle forze coinvolte dall'”aggressione” della stella da parte del buco nero e le nuove scoperte potrebbero essere in grado di rispondere a questa domanda, ha dichiarato Tiara Hung, ricercatrice presso l’UC Santa Cruz. “Nella teoria classica, il bagliore TDE è alimentato da un disco di accrescimento, producendo raggi X dalla regione interna, dove il gas caldo finisce nel buco nero“, ha spiegato Hung. “Ma nella maggior parte dei TDE, non vediamo i raggi X, che brillano principalmente nelle lunghezze d’onda ultraviolette, quindi è stato suggerito che invece di un disco ciò che osserviamo sono le emissioni generate dalla collisione di flussi di detriti stellari“.

I coautori dello studio Enrico Ramirez-Ruiz, professore di astronomia e astrofisica all’UCSC, e Jane Dai dell’Università di Hong Kong, hanno sviluppato un modello teorico in grado di spiegare perchè i raggi X spesso non vengono osservati nei TDE nonostante la formazione di un disco di accrescimento. Le nuove osservazioni forniscono un forte supporto a questo modello. “Questa è la prima conferma che i dischi di accrescimento si formano in questi eventi, anche quando non vediamo i raggi X“, ha detto Ramirez-Ruiz. “La regione vicino al buco nero è oscurata da un vento otticamente spesso, quindi non vediamo le emissioni di raggi X, ma vediamo la luce ottica da un disco ellittico esteso“.

Le osservazioni condotte dagli scienziati hanno mostrato eventi di perturbazione particolarmente violenti

La prova che testimonia l’esistenza di un disco di accrescimento proviene da osservazioni spettroscopiche. Ryan Foley, assistente professore di astronomia e astrofisica all’UCSC, e il suo team hanno iniziato a monitorare un particolare TDE (denominato AT 2018hyz) dopo che è stato rilevato per la prima volta nel novembre 2018 dall’All Sky Automated Survey for SuperNovae. Foley ha notato uno spettro insolito durante l’osservazione del TDE con il telescopio Shane del Lick Observatory la notte del 1 ° gennaio 2019. “Sono rimasto a bocca aperta e ho capito subito che sarebbe stato interessante“, ha detto. “Ciò che spiccava era la linea dell’idrogeno e l’emissione da esso generata, che aveva un profilo diverso da qualsiasi altro TDE mai visto“.

Il team ha continuato a raccogliere dati nei mesi successivi, osservando il TDE con diversi telescopi man mano che si evolveva. Hung ha condotto un’analisi dettagliata dei dati, il che indica che la formazione del disco è avvenuta in tempi relativamente brevi, nel giro di poche settimane dopo la distruzione delle stelle “aggredite” dai buchi neri. I risultati suggeriscono che la formazione del disco può essere comune tra i TDE, nonostante la rarità dell’emissione a doppio picco, che dipende da fattori come l’inclinazione del disco rispetto agli osservatori. “Penso che siamo stati fortunati”, ha detto Ramirez-Ruiz. “Le nostre simulazioni mostrano che ciò che osserviamo è molto sensibile all’inclinazione. Esiste un orientamento preferito per osservare queste caratteristiche e un orientamento diverso per vedere le emissioni di raggi X“.