Un buco nero messo “a dieta”

Il sistema binario GRS 1915+105 contiene un buco nero di massa pari a circa 14 masse solari che sta ingoiando materiale espulso dalla compagna. Mentre la materia cade verso di lui, forma un disco vorticoso che emette raggi X. Il buco nero ruota ad altissima velocità e trascina in questa rotazione il gas a lui più vicino che nei pressi dell’orizzonte degli eventi raggiunge la metà della velocità della luce, prima di cadere all’interno dello spazio senza ritorno. Chandra e Rossi Timing Explorer (due satelliti NASA) hanno seguito l’emissione di raggi X per otto ore e si sono accorti che il buco nero ha un suo “battito” cadenzato, simile a quello di un cuore, con un impulso ogni 50 secondi che può variare in luminosità di un fattore tre. In altre parole, la registrazione ottenuta dai satelliti assomiglia enormemente a un elettrocardiogramma umano, anche se molto più lento.

Per comprendere la fisica che controlla questi battiti periodici è come studiare il cuore di un uomo attraverso le differenze del flusso sanguigno che scorre nelle sue vene. Si è notato che il picco di raggi X avviene quando è massima la quantità di materia che penetra all’interno dell’orizzonte degli eventi. Ogni volta che avviene il battito, il buco nero “pompa” un’enorme quantità di energia nello spazio che lo circonda anche fino a distanze considerevoli, cambiando la struttura del disco stesso. L’energia è tale da allontanare il materiale troppo vicino, renderlo luminosissimo e caldissimo fino a disintegrarlo. Una specie di vento stellare che spazza il gas orbitante. Dopo di ché tutto torna calmo, il disco si ricompone e la materia ritorna a essere ingoiata, incominciando un nuovo ciclo. Scientificamente è una lotta continua tra la forza di gravità che tende a far scivolare materia nel buco nero e l’emissione di radiazione che tende a scacciarla. In parole più semplici potremmo dire che quando il buco nero ha mangiato troppo rifiuta nuovo cibo.

Si è stimato che la massa che viene espulsa è molto grande, fino a 25 volte quella che cade realmente all’interno del buco nero. Questo fenomeno controlla la “dieta” dell’oggetto celeste obbligandolo a limitare una crescita troppo rapida.

I battiti del cuore del buco nero si ripetono circa ogni 50 secondi - (Fonte: NASA/CXC/Harvard/J.Neilsen et al)

Nella parte di sinistra il buco nero sta “mangiando” e l’emissione di raggi X da parte del vento stellare che viene innescato dal gas che cade verso l’oggetto al centro è debole. A destra si ha un’esplosione di energia che crea il “battito” e blocca il pranzo del buco nero. In entrambe le figure si vede la compagna che nutre il “cannibale”. (Fonte: NASA/CXC/M.Weiss)

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