Un buco nero supermassiccio sta per divorare una nana bianca… se la nana bianca glielo permette!
I buchi neri supermassicci non sono schizzinosi. Si trovano placidamente al centro delle galassie, ma se del materiale si avvicina troppo, lo divorano voracemente. Anche le stelle sono state disturbate e mangiate quando si sono avvicinate troppo. Ora, i ricercatori riferiscono di aver colto un buco nero supermassiccio nell’atto di mangiare una nana bianca, l’ultima fase dell’evoluzione per stelle come il nostro Sole – ma la nana bianca non si arrende senza combattere.
Gli astronomi tengono d’occhio il buco nero supermassiccio 1ES 1927+654 dal 2011. Questa attenzione ha dato i suoi frutti quando l’oggetto gigantesco è cambiato drammaticamente nel 2018: la corona di raggi X che circondava il buco nero è scomparsa completamente – ma cose ancora più strane dovevano accadere. Entro il 2021, la corona e l’emissione usuale sembravano essere state ripristinate, solo per notare strane fluttuazioni di raggi X nel 2022 osservate da XMM-Newton. Con periodi variabili tra 400 e 1.000 secondi, l’emissione di raggi X aumentava e diminuiva di circa il 10 percento. Queste sono note come oscillazioni quasi-periodiche, ed è molto difficile vederle nei buchi neri supermassicci.
“La nostra prima indicazione che qualcosa di strano stava accadendo,” ha detto in una dichiarazione l’autrice principale Megan Masterson, ricercatrice laureata al Massachusetts Institute of Technology. La migliore spiegazione per queste oscillazioni è la presenza di un oggetto nel disco di accrescimento che circonda il buco nero. Il materiale nel disco e l’oggetto massiccio erano destinati a essere inghiottiti. Man mano che l’oggetto si avvicinava sempre di più al buco nero, la frequenza delle oscillazioni aumentava. Secondo i calcoli, l’oggetto probabile era una nana bianca di circa il 10 percento della massa del Sole. Si muoveva a circa un terzo della velocità della luce, completando un’orbita di 100 milioni di chilometri (61 milioni di miglia) in soli 18 minuti, nei primi giorni.
Le nane bianche sono dense, e i buchi neri supermassicci sono ancora più densi. La loro interazione rilascia energia sotto forma di onde gravitazionali, che alla fine costringerebbero la nana bianca su una rotta di collisione con il buco nero. Grazie ai cambiamenti delle oscillazioni, il team è stato in grado di stimare quando la nana bianca era destinata a essere mangiata: il 4 gennaio 2024.
“Non ho mai nella mia carriera potuto fare una previsione così precisa prima,” ha aggiunto Erin Kara, del Massachusetts Institute of Technology e supervisore del dottorato di Megan. Qualcuno deve aver dimenticato di dirlo alla nana bianca, perché a marzo 2024, stava ancora orbitando il buco nero – ora ancora più velocemente, completando un’orbita in soli 7 minuti. La densità della nana bianca potrebbe darle un vantaggio, non è facilmente disturbata da un buco nero che pesa circa un milione di volte la massa del Sole. Tuttavia, le osservazioni dei raggi X dell’ultimo anno non hanno senso. L’intero sistema sfida ciò che pensiamo stia accadendo intorno al buco nero, il che significa che ci mancano alcuni pezzi. Potrebbero esserci configurazioni diverse, quindi le onde gravitazionali emesse non sono quelle stimate dal team. O forse le oscillazioni dei raggi X non sono tutte dovute all’oggetto massiccio.
La buona notizia è che c’è un modo per testare l’ipotesi giusta. La cattiva notizia è che dobbiamo aspettare fino al lancio della missione LISA tra un decennio. Questo sarà un osservatorio spaziale di onde gravitazionali e il team è fiducioso che le onde gravitazionali emesse da questo sistema siano nella giusta gamma di frequenza per LISA.
“L’unica cosa che ho imparato con questa fonte è di non smettere mai di osservarla perché probabilmente ci insegnerà qualcosa di nuovo,” ha detto Masterson a MIT News. “Il prossimo passo è solo tenere gli occhi aperti.”
L’articolo è stato accettato dalla rivista Nature e può essere trovato nel repository di preprint arXiv. La ricerca è stata presentata al 245° meeting della American Astronomical Society.