Un nuovo modo per stimare la massa dei buchi neri supermassicci al di fuori della nostra galassia è stato proposto dagli astronomi dell'Università statale di Mosca.
I buchi neri sono corpi cosmici in cui l'attrazione gravitazionale è così grande che nemmeno la luce può sfuggire da loro. La loro esistenza deriva dalla moderna teoria della gravità, la teoria generale della relatività, il cui fondatore era Albert Einstein.
Nonostante il fatto che la presenza di buchi neri in natura non sia stata rigorosamente provata, gli astronomi hanno motivo di credere che tali oggetti esistano. Ad esempio, hanno osservato ripetutamente fenomeni accompagnati da un enorme rilascio di energia, che può essere spiegato solo dall'interazione di enormi buchi neri con la materia circostante che cade su di loro. In questo caso, a causa dell'attrito e del riscaldamento della sostanza, si forma una radiazione che consente indirettamente di "vedere" un buco nero.
Se non c'è accrescimento - la caduta della materia su un corpo cosmico a causa della sua forza di attrazione - allora è estremamente difficile conoscere l'esistenza di un buco nero. I ricercatori dell'Istituto Astronomico Sternberg dell'Università Statale di Mosca sotto la guida di Elena Seifina si sono interessati a questi buchi neri supermassicci "dormienti" al di fuori della nostra galassia e hanno proposto un metodo per stimare la loro massa, anche se difficilmente si manifestano. I risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista Astronomy and Astrophysics.
Tutto è iniziato quando gli astronomi hanno notato diversi razzi da fonti extragalattiche. Uno di questi, Swift J1644 + 57, è stato osservato nel 2011 da diversi osservatori spaziali (RXTE, Swift e Suzaku) nella gamma di raggi X e gamma.
Inizialmente, i ricercatori pensavano di aver visto un lampo di raggi gamma, che è già stato osservato in galassie lontane. Tuttavia, solitamente l'emissione di tali razzi scompare dopo uno o due giorni, mentre in questo caso, dopo due giorni, lo scoppio diventa ancora più luminoso. In totale, l'epidemia è stata osservata per due anni, dopodiché si è estinta.
Gli astronomi iniziarono a sospettare che stessero osservando il collasso di marea di una stella che volava a breve distanza da un buco nero supermassiccio (entro tre raggi gravitazionali). La stella collassa a causa del fatto che le forze di gravità differiscono in modo significativo sul lato della stella vicino e lontano dal buco nero. Allo stesso tempo, la sua materia non cade immediatamente sul buco, ma forma un disco di accrescimento temporaneo, che inizia a brillare intensamente, come si può vedere sulla Terra.
In precedenza, Elena Seifina aveva osservato razzi simili che coinvolgono oggetti noti, che sono considerati buchi neri, sia all'interno che all'esterno della nostra galassia, e ha scoperto come la pendenza dello spettro dei raggi X (il grafico della dipendenza dell'intensità della radiazione dalla frequenza) cambia durante un aumento della luminosità.
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Ha identificato le caratteristiche nello spettro che indicavano chiaramente la presenza di buchi neri. Gli astronomi hanno suggerito che se le forme degli spettri di bagliori simili sono simili, anche i processi che si svolgono in essi sono simili. Quindi, sono anche causati dalla lacerazione delle stelle da parte dei buchi neri. Ciò consente la scoperta di nuovi oggetti, candidati per i buchi neri.
Gli astronomi determinano le masse dei buchi neri già osservati valutando la massima luminosità dei dischi di accrescimento formati intorno a loro dalla caduta di materia, assumendo che sia stato raggiunto un equilibrio nel disco tra la pressione della radiazione elettromagnetica e le forze gravitazionali.
Confrontando le tracce (la dipendenza della pendenza dello spettro dal tasso di accrescimento) di oggetti noti con le tracce ottenute per nuovi bagliori extragalattici, i ricercatori hanno permesso di "pesare" buchi neri invisibili. Il nuovo metodo di "pesatura" dei buchi neri extragalattici dormienti consente di utilizzare dati su oggetti galattici noti, come, ad esempio, il noto oggetto Cygnus X-1 con un buco nero al centro, che è stato a lungo studiato dagli astronomi. I calcoli hanno dimostrato che nell'epidemia Swift J1644 + 57 è effettivamente associato a un buco nero supermassiccio con una massa di 7 × 106 masse solari.
Se le precedenti osservazioni nell'ultravioletto sono state utilizzate per stimare le masse dei buchi neri, il nuovo metodo ci consente di limitarci alla gamma dei raggi X.
Gli astronomi sperano che la versatilità del nuovo metodo aiuterà a valutare le molte masse di vari oggetti extragalattici, come i nuclei delle galassie di Seyfert e altri, quando i metodi tradizionali fondamentalmente non funzionano.
Basato su materiali del servizio stampa dell'Università statale di Mosca
Autore: Alexey Ponyatov
