Una forza misteriosa distrugge l'anello di plasma del buco nero mostruoso

I telescopi di tutto il mondo hanno visto un lampo luminoso apparire intorno a un buco nero distante e supermassiccio. E poi, molto rapidamente, non c'era più.

Il buco nero - il nucleo pesante di una galassia chiamata 1ES 1927 + 654 - era visibile dalla Terra a causa della sua corona, dell'anello di particelle surriscaldate che turbinavano attorno al suo orizzonte degli eventi o del punto di non ritorno per la materia in caduta. Non c'era niente di speciale in questo stato di cose; in tutto lo spazio, gli astronomi possono individuare buchi neri supermassicci grazie alle loro corone luminose. E questa corona era annidata all'interno di un nucleo galattico attivo apparentemente ordinario (AGN), o una regione più ampia di polvere, gas e ammassi stellari.

Ma nel marzo 2018, la corona di questo buco nero ha brillato per un breve periodo di una luminosità extra. L'All-Sky Automated Survey for Super-Novae (ASSASN), un gruppo di 24 telescopi della Ohio State University in tutto il mondo progettati per cacciare le supernove, ha registrato un aumento di 40 volte della luminosità.

"Questo era un AGN di cui eravamo a conoscenza, ma non era molto speciale", ha detto in una dichiarazione Erin Kara, un fisico del MIT e autore principale di un articolo sull'evento. "Poi hanno notato che questo normale AGN è diventato improvvisamente luminoso, cosa che ha attirato la nostra attenzione, e abbiamo iniziato a puntare molti altri telescopi in molte altre lunghezze d'onda per guardarlo."

Dopo che l'AGN si è acceso, si è abbassato improvvisamente. Il buco nero al suo centro - che può essere visto meglio usando i telescopi a raggi X - sembrava diventare 10.000 volte meno luminoso in meno di un anno.

"Ci aspettiamo che i cambiamenti di luminosità così grandi dovrebbero variare su scale temporali da molte migliaia a milioni di anni", ha detto Kara. Questa regione, nel frattempo, "Ma in questo oggetto, l'abbiamo visto cambiare di 10.000 in un anno, ed è persino cambiato di un fattore 100 in otto ore, il che è totalmente inaudito e davvero sbalorditivo".

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L'oscuramento però non è durato. Dopo il periodo iniziale di 8 ore di oscuramento, la corona ha continuato ad attenuarsi per gran parte dell'anno successivo. Poi, nell'arco di pochi mesi, il buco nero si è illuminato di nuovo. Ora sembra quasi esattamente come prima che la corona lampeggiasse e scomparisse.

Allora, cos'è successo?

Gli scienziati non sono sicuri, ma Kara ei suoi colleghi hanno una teoria.

Individuiamo i buchi neri principalmente a causa dei loro dischi di accrescimento, gli anelli di materia che turbinano intorno a loro, di cui la corona è solo la parte più interna e più veloce in movimento.

I buchi neri si nutrono e crescono sorseggiando dai loro dischi di accrescimento. È difficile che qualcosa cada direttamente attraverso l'orizzonte degli eventi senza prima rompersi e passare il tempo a girargli attorno. (Questo è vero per qualsiasi oggetto pesante nello spazio; è molto più difficile cadere nel sole, ad esempio, che orbitare attorno ad esso.) Gran parte della materia in un disco di accrescimento alla fine cade nel buco nero, ma solo dopo un lungo periodo in cui hai girato intorno allo scarico.

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Perché qualcosa possa cadere da un disco di accrescimento e finire in un buco nero, i fisici pensano che qualcosa debba spingere quell'oggetto. Di solito il colpevole è la turbolenza. Ma se qualcosa di pesante, probabilmente una stella, avesse urtato la corona di 1ES 1927 + 654, la stella avrebbe potuto rompersi e disturbare il disco di accrescimento abbastanza da far cadere la materia orbitante nel tutto nero tutto in una volta. I ricercatori chiamano questo tipo di evento un "disturbo della marea".

In quel caso, il primo lampo luminoso sarebbe stato probabilmente la stella che si apriva mentre colpiva la corona. L'enorme gravità del buco nero avrebbe sopraffatto la gravità che teneva insieme la stella, facendola a pezzi.

Il precipitoso calo di luminosità di 8 ore sarebbe stato il disturbo iniziale della marea del disco di accrescimento. Un intero mucchio di gas, polvere e plasma che orbitavano in cerchi precisi prima dell'arrivo della stella sarebbero caduti oltre l'orizzonte degli eventi tutto in una volta, colpiti dalla collisione con la stella. E poi l'ulteriore attenuazione per un periodo di mesi sarebbe stata la restante materia spinta che cadeva da un'orbita ormai instabile.

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Una stella canaglia potrebbe anche aver interrotto le linee del campo magnetico attorno al buco nero. Il campo magnetico di un buco nero può aiutare a mantenere una corona ad alta energia - le linee del campo magnetico che tengono in posizione il materiale vorticoso ad alta energia ... Una collisione con una stella potrebbe interrompere quel campo abbastanza da far cadere a pezzi la corona.

Se è quello che è successo qui, è un grosso problema.

Ci sono molte cose sulle corone dei buchi neri che gli scienziati non capiscono, comprese le posizioni delle linee del campo magnetico che le mantengono intatte. Ma sanno che un buco nero delle dimensioni di 1ES 1927 + 654 dovrebbe avvicinarsi fino a circa 45 milioni di miglia (75 milioni di chilometri) dalla singolarità stessa per essere attirato. Non è molto più lontano della distanza da Mercurio a il Sole.

Se una stella ha interrotto i campi magnetici del buco nero dopo essere caduta a quella distanza, ciò suggerisce che anche le linee della corona e del campo magnetico sono all'incirca così lontane dal buco nero. Dalla Terra, le corone dei buchi neri sono troppo vicine alle loro singolarità centrali per misurare direttamente le distanze coinvolte. Quindi è un grosso problema.

"Con l'avvertenza che questo evento è avvenuto a causa di un'interruzione di marea stellare, questo sarebbe uno dei vincoli più severi che abbiamo su dove deve esistere la corona", ha detto Kara. "Vogliamo tenerlo d'occhio. ... È ancora in questo insolito stato di alto flusso, e forse farà di nuovo qualcosa di pazzo, quindi non vogliamo perderlo."