Buchi neri stellari emettono getti relativistici simili a quelli dei nuclei galattici attivi

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Un team internazionale di ricercatori ha scoperto che i buchi neri stellari possono emettere getti di plasma con velocità prossime a quelle osservate nei nuclei galattici attivi (AGN), grazie a osservazioni condotte con il radiotelescopio MeerKat. L’evento, pubblicato su Nature Communications, ha rivelato che i getti relativistici da buchi neri di massa stellare possono raggiungere velocità superiori al 97% della velocità della luce, un risultato che ha sconvolto le precedenti convinzioni scientifiche. L’osservazione si è concentrata sulla sorgente galattica a raggi X 4U 1543-47, un sistema binario che ospita un buco nero con massa circa dieci volte quella del Sole. Monitorando l’emissione di 4U 1543-47 durante un periodo di intensa attività tra il 2021 e il 2023, i ricercatori hanno individuato due getti di plasma che si sono propagati fino a oltre tre anni luce in meno di due anni.

Velocità estreme e effetti relativistici

Questi getti, con velocità intrinseche superiori al 97% della velocità della luce, hanno mostrato effetti relativistici marcati, come la dilatazione del tempo, legati al loro alto fattore di Lorentz. Il lavoro ha fornito dati fondamentali per comprendere il meccanismo che accelera e lancia questi getti nello spazio. Più il fattore di Lorentz è grande, più sono marcati effetti relativistici come la dilatazione del tempo. I risultati dimostrano che questi getti sono i più veloci mai osservati finora da una sorgente simile, muovendosi con velocità intrinseche oltre il 97 per cento della velocità della luce.

Le osservazioni e la tecnologia

La sensibilità del radiotelescopio MeerKat a frequenze del GHz ha permesso di rilevare i getti anche con osservazioni settimanali di soli 15 minuti. La campagna osservativa, che ha durato venti mesi, ha combinato dati nei raggi X da diversi telescopi spaziali e osservazioni radio da MeerKat. I risultati hanno posto limiti inferiori molto stringenti al fattore di Lorentz dei getti, confermando la loro natura estremamente relativistica. Questi dati sono stati resi possibili grazie al monitoraggio settimanale costante nel contesto della collaborazione ThunderKat, che ha osservato tutte le binarie ai raggi X attive tra il 2018 e il 2023.

«Questo aggiunge ingredienti preziosi per capire come funzioni il motore che accelera e lancia questi getti in tutto l’universo», ha spiegato Francesco Carotenuto dell’Inaf di Roma. La scoperta ha rivoluzionato la nostra comprensione dei meccanismi che generano e mantengono i getti relativistici. Inoltre, permette di studiare se la connessione tra disco di accrescimento e getto segua gli stessi principi fisici su scale di massa estremamente diverse, dai buchi neri stellari fino ai buchi neri supermassicci.

«Le nostre campagne osservative hanno fornito risultati fondamentali che ci permettono di capire come i getti vengono lanciati, come si propagano nello spazio e come interagiscono con l’ambiente», ha concluso Sara Motta dell’Inaf di Milano, co-autrice dell’articolo. Questi dati aprono nuove prospettive per comprendere l’evoluzione dei sistemi binari e la dinamica dei getti relativistici.