Pubblicato il: 3 agosto 2018 alle 8:20 am

La tecnologia a Raggi X rivela “nuova” materia dei buchi neri Cygnus X-1 è una delle sorgenti più luminose di raggi X. La luce vicino al buco nero proviene dalla materia dalla sua stella

di Teresa Terracciano.

Hiroshima, 3 Agosto 2018 – In una collaborazione internazionale tra Giappone e Svezia, un team di scienziati ha chiarito come la gravità influenzi la forma della materia vicino al buco nero nel sistema binario Cygnus X-1. Le loro scoperte potrebbero aiutare gli scienziati a comprendere meglio 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 che orbita attorno al primo buco nero scoperto nell’universo. Insieme formano un sistema binario noto come Cygnus X-1. Questo buco nero è anch’esso una delle più luminose sorgenti di raggi X nel cielo. Tuttavia, la geometria della materia che dà origine a questa luce era incerta. Il team di ricerca ha rivelato questa informazione da una tecnica chiamata polarimetria a raggi X.

Scattare una foto di un buco nero non è facile. Piuttosto, invece di osservare il buco nero stesso, gli scienziati possono osservare la luce proveniente dalla materia vicino al buco nero. Nel caso di Cygnus X-1, questa materia viene dalla stella che orbita da vicino il buco nero.

La maggior parte della luce che vediamo, come dal sole, vibra in molte direzioni. I filtri di polarizzazione si illuminano in modo che vibri in una direzione. È così che gli occhiali da neve con lenti polarizzate permettono agli sciatori di vedere più facilmente dove stanno andando giù per la montagna – funzionano perché il filtro taglia la luce riflettendo sulla neve.

«È la stessa situazione con i raggi X duri attorno a un buco nero», ha detto Hiromitsu Takahashi della Hiromima University e coautore dello studio. «Tuttavia, i raggi X duri e i raggi gamma provenienti da vicino al buco nero penetrano questo filtro. Non ci sono “lenti” per questi raggi, quindi abbiamo bisogno di un altro tipo di trattamento speciale per dirigere e misurare questa dispersione di luce».

La squadra aveva bisogno di capire da dove proveniva la luce e dove si era dispersa. Per effettuare entrambe queste misurazioni, hanno lanciato un polarimetro a raggi X su un “pallone” chiamato PoGO +. Da lì, il team ha potuto ricostruire quella difficile frazione di raggi X riflessa dal disco di accrescimento e identificare la forma della materia.

Con queste informazioni, i ricercatori possono scoprire ulteriori caratteristiche dei buchi neri. Un esempio è la sua rotazione. Gli effetti dello spin possono modificare lo spazio-tempo che circonda il buco nero. Questo potrebbe fornire indizi sull’evoluzione del buco nero. Potrebbe rallentare la velocità dall’inizio dell’universo, oppure potrebbe accumulare materia e girare più velocemente.

«Il buco nero in Cygnus è uno dei tanti», ha detto Takahashi. «Vorremmo studiare più buchi neri usando la polarimetria dei raggi X, come quelli più vicini al centro delle galassie. Capire meglio l’evoluzione del buco nero per comprendere l’evoluzione della galassia».

Filtri di polarizzazione si illuminano in modo che vibri in una direzione. (Credits: Masako Hayashi, CORE-U, Hiroshima University)

Fonte per approfondimenti: AA.VV. Accretion geometry of the black-hole binary Cygnus X-1 from X-ray polarimetry, (2018) Nature Astronomy. DOI: https://doi.org/10.1038/s41550-018-0489-xDO

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