E’ stato scoperto un buco nero distante 10.000 anni luce dal sistema solare che emette getti relativistici di materia. Il buco nero, è stato individuato dall’Osservatorio orbitante a raggi X Chandra.
Sappiamo che un buco nero non può emettere nessun tipo di materia o radiazione, i getti relativistici osservati provengono dalla materia che forma il disco di accrescimento che viene riscaldata e accelerata dal potente campo gravitazionale generato dal mostruoso oggetto cosmico.
I getti di materia ad alta energia, sono chiamati anche getti astrofisici o getti relativistici, e vengono rilasciati dai dischi di polvere e gas che turbinano attorno al buco nero. Questi dischi possono trovarsi anche intorno ad alcune pulsar. Le pulsar sono nuclei di stelle estinte costituiti da una stella di neutroni in rapida rotazione che emette onde radio in maniera regolare.
Il buco nero scoperto dall’osservatorio Chandra è stato denominato MAXI J1820 + 070, e in realtà è un sistema binario.
Il buco nero MAXI J1820 + 070 ha una massa di circa otto volte quella del Sole ed è accompagnato da un’altra stella, che sembra avere una massa di circa la metà della massa del nostro Sole. I due oggetti formano una coppia molto strana, quello più piccolo orbita attorno al buco nero molto più massiccio che gli strappa parte dell’atmosfera, generando un disco di accrescimento.
Gran parte della materia del disco di accrescimento verrà inesorabilmente catturata dal buco nero MAXI J1820 + 070, e una volta varcato l’orizzonte degli eventi finirà all’interno del buco nero, nella singolarità.
Tuttavia, una parte della materia riesce a scampare all’orizzonte degli eventi. Questa materia continuerà a orbitare a lungo attorno al buco nero ed è proprio dal disco di accrescimento che vengono originati i getti relativistici che seguendo le intense linee del campo magnetico vengono accelerati e convogliati verso i poli del buco nero.
L’osservatorio orbitale Chandra grazie a 4 osservazioni, una ciascuna a novembre e febbraio 2018, e maggio e giugno del 2019, ha realizzato un film dei getti relativistici. I risultati di queste osservazioni sono stati presentati in un documento intitolato “Getti a raggi X relativistici dal binario del buco nero MAXI J1820 + 070”. L’autore principale è Mathilde Espinasse dell’Università di Parigi.
L’articolo è stato pubblicato in The Astrophysical Journal Letters.
Getti relativistici superluminali?
Ma i getti relativistici sembrano mostrare un fenomeno impossibile che infrange le leggi dell fisica conosciuta. Gli astronomi ne hanno misurato la velocità, il getto relativistico emesso dal polo nord del buco nero si muove nella direzione opposta alla Terra al 60% della velocità della luce, mentre il getto relativistico emesso dal polo sud, che si sta muovendo verso in nostro pianeta, sembra spostarsi al 160% della velocità della luce.
La Relatività di Einstein pone dei vincoli stringenti alla materia che può solo avvicinarsi alla velocità della luce, senza mai raggiungerla. per farlo avrebbe bisogno di ricevere un quantitativo infinito di energia. Cosa succede al getto relativistico che sfida la relatività di Einstein? Come riesce ad eluderla?
In realtà il getto di materia sta viaggiando a una velocità prossima a quella della luce, e la luce che arriva sulla Terra viaggia alla velocità della luce appunto, non può fare altrimenti. La combinazione di questi due movimenti creano l’illusione che il getto relativistico stesso stia infrangendo il limite imposto dalla relatività generale.
Entrambi i getti relativistici viaggiano alla stessa velocità: poco più dell’80% della velocità della luce. E la luce emessa da entrambi i getti viaggia alla velocità della luce. Conosciamo solo altri due esempi di buco nero di massa stellare che emette getti che viaggiano a velocità cosi elevate.
Quindi il buco nero in questione è molto importante per gli astronomi. Un documento del 2019 ha presentato alcune osservazioni su MAXI J1820 + 070 effettuate attraverso lo studio dello spettro elettromagnetico. All’epoca, il buco nero aveva mostrato getti relativistici molto luminosi, particolarmente evidenti nella banda radio.
Nel documento viene preso in esame il disco di accrescimento del buco nero e si dimostra che il disco interno rimane stabile durante le emissioni relativistiche. I ricercatori sostengono che il loro documento copre solo una piccola parte dei dati disponibili sulle emissioni relativistiche.
Il nuovo documento è, almeno in parte, un seguito al documento del 2019. Tuttavia il documento precedente ha individuato i getti nelle emissioni radio, mentre il nuovo studio si è concentrato sulle emissioni X captate da Chandra e dal VLA e MeerKAT.
Queste osservazioni hanno raddoppiato il tempo di osservazione dei getti relativistici nello studio effettuato nel 2019.
Il team afferma che nelle due emissioni del 2018, oltre 200 milioni di miliardi di chilogrammi di materiale sono state lanciate nello spazio interstellare. Quella massa è simile alla quantità di materiale che il buco nero potrebbe raccogliere sul suo disco di accrescimento in poche ore. I getti relativistici stessi sono sia materia che energia.
La maggior parte dell’energia viene emessa quando le particelle interagiscono con altro materiale presente attorno al buco nero. I getti stessi si scontrano con quel materiale creando onde d’urto.
Quando i getti si scontrano con il materiale interstellare, creano particelle con energie superiori a quelle create nel Large Hadron Collider, il collisore di particelle che i fisici utilizzano per studiare i componenti fondamentali della materia.
