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La curiosità del mese

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Tieni chiusa la bocca quando mangi!

La curiosità del mese di febbraio 2010 a cura di Tomaso Belloni


Fig. 1 - Immagine artistica di un buco nero che divora materia da una stella compagna.
Fig. 1 - Immagine artistica di un buco nero che divora materia da una stella compagna.

Un buco nero è un oggetto che divora materia.
L’abbiamo visto esattamente un anno fa in un paio di puntate di questa rubrica (curiosità di ottobre 2008 e febbraio 2009).
La materia che passa troppo vicina al buco non può che caderci dentro e al massimo ci lancia un ultimo "urlo cosmico".
Prendiamo un buco nero in un sistema binario con una stella normale.
Gli strati esterni della stella perdono gas che viene attratto dal buco nero: spiraleggia verso il buco come in un lavandino e alla fine gli cade dentro. Nulla può uscire dal buco nero.

Fig. 2 - La radio galassia 3C296 associata alla galassia ellitica NGC5532. L’immagine è la sovrapposizione di osservazioni ottica (colore blu - mostra la distribuzione delle stelle nella galassia) e radio (colore rosso) ottenuta con il Very Large Array - 27 radio telescopi disposti a formare una "Y" vicino a Socorro in New Mexico. I due getti rossi provengono dal buco nero gigante al centro della galassia. Crediti: NRAO/AUI.
Fig. 2 - La radio galassia 3C296 associata alla galassia ellitica NGC5532. L’immagine è la sovrapposizione di osservazioni ottica (colore blu - mostra la distribuzione delle stelle nella galassia) e radio (colore rosso) ottenuta con il Very Large Array - 27 radio telescopi disposti a formare una "Y" vicino a Socorro in New Mexico. I due getti rossi provengono dal buco nero gigante al centro della galassia. Vedi APOD 2002. Crediti: NRAO/AUI.

Capita però che anche in questa situazione drammatica il destino di cadere nel buco possa essere evitato.
Certo, se si arriva a superare l’orizzonte del buco nero non c’è modo di uscirci.
Però abbiamo evidenza osservativa del fatto che una parte del gas proveniente dalla stella, dopo avere spiraleggiato nel lavandino stellare, poco prima di essere inghiottito dal buco nero riesca incredibilmente a scappare.

Come fa?
Non lo sappiamo ancora, però sappiamo che lo fa sotto forma di getti molto stretti e veloci (bisogna essere veloci per sfuggire a un buco nero), che vediamo direttamente nelle immagini ottenute con i radiotelescopi.
Questi getti (due, in direzione opposta) viaggiano così velocemente da raggiungere quasi la velocità della luce e, per effetti di proiezione e di relatività ristretta, appaiono spesso più veloci della luce. Un effetto ottico.
Le immagini di questi getti sono molto spettacolari, soprattutto quelle dei getti che fuoriescono dai buchi neri giganti nei centri delle galassie.
La materia accelerata collide con il gas interstellare e alla fine di questi getti si formano dei lobi spettacolari.

Fig. 3 - Immagine artistica di un buco nero che accresce materia da una stella compagna. Crediti: CfA/NASA.
Fig. 3 - Immagine artistica di un buco nero che accresce materia da una stella compagna. Per un’animazione Flah vai al sito del satellite Chandra. Crediti: CfA/NASA.

Va bene, un po’ di gas riesce a scappare, ma sarà ben poco..
E invece no, a volte più della metà della materia non entra nel buco nero ma sfugge.
Un buco nero mangia in modo poco educato: molto del suo cibo non entra nella bocca ma schizza fuori. Un processo così energetico ed esotico che non abbiamo ancora capito a cosa sia dovuto, né come facciano questi getti a rimanere sottili.

Fig. 4 - Immagine radio del getto di materia che fuoriesce dalla sorgente GRS1915+105 un sistema binario composto da un buco nero con massa 14 volte quella del Sole e una stella compagna. L’immagine mostra l’evoluzione del getto in un mese di osservazione. Crediti: NRAO.
Fig. 4 - Immagine radio del getto di materia che fuoriesce dalla sorgente GRS1915+105 un sistema binario composto da un buco nero con massa 14 volte quella del Sole e una stella compagna. L’immagine mostra l’evoluzione del getto in un mese di osservazione. Crediti: NRAO.

Ma un buco nero mangia continuamente: cosa fa sì che ogni tanto sputi fuori qualcosa?
In realtà sappiamo che mangiando continuamente sputano fuori continuamente.
Ogni tanto capita che improvvisamente mangino di più e la cosa si risolve in giganteschi bocconi sparati fuori (qui il discorso si ta facendo disgustoso... fortuna che si tratta praticamente solo di idrogeno).

Nei buchi neri in sistemi binari le cose accadono così velocemente che possiamo seguirle in tempo reale: i getti si vedono evolvere in pochi giorni, mentre nei centri delle galassie le dimensioni sono tali che bisogna aspettare anni.

Osservare questi fenomeni non è comunque facile.
Per sapere quando arriva il boccone più grosso bisogna usare dei telescopi sensibili ai raggi X, quindi posizionati su satelliti artificiali.
Per osservare i getti ci vogliono grandi radiotelescopi sulla terra.
È necessario coordinarsi molto bene, dato che il tempo di osservazione è difficile da ottenere ed è costoso.
Ma la ricompensa è succosa: guardando un buco nero che mangia e sputa si può capire come è fatto lo spazio (curvo) intorno a un buco nero, come si comporta il gas che ci si trova e come il buco nero lo sputa via accelerandolo e rimandandolo nella galassia, dove potrà essere riciclato in altre stelle.

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