La collaborazione internazionale tra Giappone e Svezia ha aiutato a chiarire come la gravità influenzi la forma della materia attorno a un buco nero nel sistema binario Cygnus X-1. Le loro scoperte, pubblicate questo mese su Nature Astronomy, aiuteranno gli scienziati a comprendere ulteriormente la fisica della gravità forte e l'evoluzione dei buchi neri e delle galassie.
Vicino al centro della costellazione del Cigno c'è una stella in orbita attorno al primo buco nero trovato nell'universo. Insieme, formano un sistema binario noto come Cygnus X-1. Questo buco nero è anche una delle sorgenti di raggi X più luminose nel cielo. Tuttavia, la geometria della materia che genera questa luce era incerta. Il team di ricerca ha rivelato queste informazioni grazie a una nuova tecnica di polarimetria a raggi X.
Fotografare un buco nero non è facile. In primo luogo, un buco nero non può essere visto perché la luce non può lasciarlo. Invece di osservare il buco nero stesso, gli scienziati possono osservare la luce che emana dalla materia accanto ad esso. Nel caso di Cygnus X-1, questa luce sarà emessa da una stella vicino al buco nero.
La maggior parte della luce che vediamo vibra in molte direzioni. La polarizzazione filtra la luce in modo che vibri in una direzione. Questo è simile a come gli occhiali da neve con lenti polarizzate aiutano gli sciatori a vedere dove stanno andando giù per la montagna perché il filtro disperde la neve che si riflette sulla neve.
"È lo stesso con i raggi X duri vicino a un buco nero", dice il coautore Hiromitsu Takahashi. “Ma questo filtro riceve raggi X e raggi gamma dal buco nero. Nessun vetro ti salverà da questi raggi, quindi abbiamo bisogno di un altro dispositivo speciale per misurare questa dispersione di luce ".
Il team aveva bisogno di capire da dove proviene la luce e dove si diffonde. Per entrambe le misurazioni è stato utilizzato un polarimetro a palloncino a raggi X PoGO +. Due modelli concorrenti descrivono come appare la materia accanto a un buco nero in un sistema binario come Cygnus X-1: il lampione e il modello esteso. Nel modello del lampione, la corona è compatta e strettamente correlata al buco nero. I fotoni sono piegati verso il disco di accrescimento, il che si traduce in una maggiore riflessione della luce. Nel modello esteso, la corona è più grande e si diffonde attorno al buco nero. La luce riflessa dal disco è più debole. Poiché la luce non si piegava molto nella forte gravità del buco nero, il team ha concluso che il buco nero segue il modello della corona espansa.
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Ilya Khel
