Il vasto universo ospita misteri che sfidano la nostra comprensione della fisica e dell’astronomia. Tra questi enigmi cosmici, i buchi neri sono tra i più affascinanti e incomprensibili. Questi oggetti celesti, con una forza gravitazionale così intensa che nulla può sfuggirne, non sono soltanto i predatori dell’universo, ma possono anche presentare comportamenti straordinari e inaspettati. Recentemente, un fenomeno strano e affascinante è stato osservato nei buchi neri: i “battiti cardiaci“. Questo articolo esplora il mistero di questi battiti, che sembrano emulare un ritmo simile a quello di un cuore umano, e rivela come una nuova ricerca sta cercando di svelare il loro segreto.
I Buchi Neri
Per comprendere i “battiti cardiaci” dei buchi neri, è essenziale conoscere il loro ambiente e le condizioni che portano alla loro manifestazione. I buchi neri si formano quando una stella massiccia esplode in una supernova e il suo nucleo collassa sotto la propria gravità. Quando un buco nero si trova in un sistema binario, cioè condividendo un’orbita con una stella compagna, può attirare materiale dalla stella vicina. Questo processo porta alla formazione di un disco di accrescimento, un accumulo di gas e polveri che ruota rapidamente attorno al buco nero.
Nel processo di accrescimento, il materiale che cade verso il buco nero si riscalda a temperature estremamente elevate, generando radiazioni a raggi X. Queste radiazioni possono essere così intense da rendere visibile il buco nero e permettere agli astronomi di studiarlo. Cygnus X-1, ad esempio, è una delle sorgenti di raggi X più luminose e notevoli, identificata proprio grazie a questo processo.
Quando un buco nero accresce materiale, il processo può essere caratterizzato da brillamenti di raggi X particolarmente intensi e imprevedibili. Questi brillamenti non sono uniformi ma mostrano una variabilità che gli astronomi hanno interpretato come un “battito cardiaco“. Questa variabilità si manifesta come un impulso regolare di attività che somiglia a un segnale ECG umano: un lento aumento dell’intensità, seguito da un rapido declino e infine un ritorno alla normalità.
La nuova ricerca
Nel 2024, un team di astronomi del Key Laboratory of Particle Astrophysics dell’Accademia Cinese delle Scienze di Pechino ha pubblicato una ricerca innovativa riguardante il fenomeno del battito cardiaco dei buchi neri. L’articolo, disponibile nel database di preprint arXiv e in procinto di essere pubblicato su The Astrophysical Journal, analizza in dettaglio un brillamento del battito cardiaco osservato nel buco nero IGR J17091-3624, situato a circa 28.000 anni luce dalla Terra.
Utilizzando strumenti sofisticati come il Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) e il Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), il team ha raccolto e analizzato i dati a raggi X provenienti da questo buco nero. Le osservazioni hanno rivelato chiari segnali di battito cardiaco nel brillamento, che sono stati studiati per comprenderne le cause e i meccanismi sottostanti.
Il “battito cardiaco” dei Buchi Neri
La ricerca suggerisce che i battiti cardiaci nei buchi neri sono causati da instabilità e interazioni all’interno del disco di accrescimento. Quando il materiale che forma il disco cade verso il buco nero, si comprime e ruota rapidamente. Il bordo interno del disco si inclina verso l’orizzonte degli eventi, mentre il resto del disco emette radiazioni a raggi X. Questa situazione crea una competizione tra la radiazione emessa e l’attrazione gravitazionale del buco nero, portando a instabilità nel disco.
In alcuni casi, il disco di accrescimento può frammentarsi temporaneamente, perdendo coesione e inviando un grande ammasso di materiale verso il buco nero. Questo rilascio improvviso di radiazione genera l’impulso del battito cardiaco. La radiazione riscalda il gas circostante, impedendone temporaneamente la caduta. Una volta che il gas si deposita, il ciclo può ricominciare, portando alla ripetizione del battito cardiaco.
I segnali di battito cardiaco nei buchi neri sono estremamente rari e sono stati osservati solo in due dei buchi neri noti. Tuttavia, la scoperta e la comprensione di questi fenomeni offrono preziose informazioni sulle dinamiche dei dischi di accrescimento e sulle interazioni tra i buchi neri e il loro ambiente circostante. Comprendere questi meccanismi non solo aiuta a svelare i segreti dei buchi neri, ma fornisce anche indizi su come i buchi neri influenzano la formazione e l’evoluzione delle galassie.
I “battiti cardiaci” dei buchi neri rappresentano un affascinante capitolo nella nostra comprensione dell’universo. Sebbene i buchi neri non abbiano un cuore nel senso umano del termine, il loro comportamento periodico e ritmico ci offre una prospettiva unica sui processi estremi che governano il cosmo. La ricerca in corso e le future osservazioni potrebbero rivelare ulteriori dettagli su questi fenomeni misteriosi, continuando a sfidare e ampliare i confini della nostra conoscenza astronomica.
