Un battito di raggi gamma proveniente da una nube di gas alimentato e sincronizzato con un buco nero è stato studiato da un team di di astronomi del team guidato da Jian Li del Deutsches Elektronen-Synchrotron Desy e da Diego F. Torres dell’Institute of Space Sciences (Ieec-Csic).
Il buco nero si trova ad una distanza dalla nube di gas di circa 100 anni luce. Per poter interpretare questo misterioso fenomeno, gli studiosi si sono serviti dei dati raccolti nel corso di più di 10 anni dal telescopio spaziale Fermi della NASA per analizzare il sistema di cui fa parte il buco nero, catalogato come SS 433, che è situato a circa 15.000 anni luce di distanza.
Il sistema è composto da una stella gigante, con una massa di circa 30 volte quella del Sole, e da un buco nero con una massa di 10-20 masse solari che orbitano tra loro con un periodo orbitale massimo di 13 giorni, ma il buco nero sta succhiando materia dalla stella.
“Questo materiale, prima di cadere nel buco nero, si accumula in un disco di accrescimento, come l’acqua nel vortice dello scarico di una vasca da bagno“, spiega Li. “Tuttavia, una parte di quella materia non cade nello “scarico” ma viene espulsa ad alta velocità in due stretti getti, lungo direzioni opposte, sopra e sotto il disco di accrescimento rotante”.
“Il disco di accrescimento non si trova esattamente nel piano dell’orbita dei due oggetti. Precessa – o oscilla – come una trottola, posizionata inclinata su un tavolo”, dice Torres.”Di conseguenza, i due getti spiraleggiano nello spazio circostante, piuttosto che formare una linea retta”.
La precessione dei getti del buco nero ha un periodo di circa 162 giorni. Un’analisi accurata ha rivelato un segnale gamma con lo stesso periodo da una posizione situata relativamente lontano dai getti del micro quasar, etichettata dagli scienziati come Fermi J1913+0515. Si trova in corrispondenza a un aumento poco significativo di gas, una nube davvero poco appariscente. I periodi coerenti indicano che l’emissione della nube di gas è alimentata dal microquasar.
“Trovare una connessione così univoca tramite la tempistica, a circa 100 anni luce dal micro quasar e non lungo la direzione dei getti, è tanto inaspettato quanto sorprendente”, afferma Li. “Ma il modo in cui buco nero alimenta la pulsazione evidente nella nube di gas non è chiaro”.
L’alternativa esaminata dai ricercatori si basa sull’impatto di protoni veloci (i nuclei degli atomi di idrogeno) prodotti alle estremità dei getti o vicino al buco nero, e iniettati nella nube, dove queste particelle subatomiche colpiscono il gas e producono raggi gamma. I protoni potrebbero anche far parte di un flusso di particelle veloci provenienti dal bordo del disco di accrescimento.
Ogni volta che questo flusso colpisce la nube di gas, produce raggi gamma, il che spiegherebbe il suo strano battito: “Energeticamente, l’uscita dal disco potrebbe essere potente quanto quella dei jet e si crede che precessi in modo sincrono con il resto del sistema”, spiega Torres.
“Ss 433 continua a stupire gli osservatori a tutte le frequenze e, nello stesso modo, i teorici. È certo che fornirà un banco di prova per gli anni a venire, per le nostre idee sulla generazione e propagazione dei raggi cosmici vicino al micro quasar”, conclude Li.
Lo studio “Gamma-ray heartbeat powered by the microquasar SS 433” è stato pubblicato su Nature Astronomy.
