ULXs e SS 433, accrescimento supercritico

Immagine multi-colore della regione di cielo attorno all’oggetto ULX “X-1” (indicato dalla freccia) situato nella galassia nana Holmberg II, nella costellazione dell’Orsa Maggiore, alla distanza di 11 milioni di anni-luce. Credit: Special Astrophysical Observatory/ Hubble Space Telescope

Grazie ad una serie di osservazioni realizzate con il telescopio Subaru, ricercatori del Special Astrophysical Observatory in Russia e della Kyoto University in Giappone hanno trovato delle evidenze che riguardano alcuni oggetti enigmatici che risiedono nelle galassie vicine: stiamo parlando delle sorgenti X ultra-luminose (Ultra-Luminous X-ray sources, ULXs).

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V404 Cygni, il buco nero si risveglia dopo 26 anni

Illustrazione del sistema stellare binario V404 Cygni. Il buco nero cattura la materia dalla stella compagna. Il materiale cade verso il buco nero e si accumula nel disco di accrescimento dove viene riscaldata fino a raggiungere temperature elevate emettendo radiazione nell’ottico, nell’UV e in banda X prima di essere risucchiata dal buco nero. Parte del materiale del disco non va a finire nel buco nero ma viene espulso nello spazio formando due getti relativistici. Credit: ESA/ATG medialab

Nel corso delle scorse settimane, il satellite dell’ESA Integral ha osservato un outburst eccezionale (cioè una emissione violenta di alta energia) prodotto da un buco nero stellare che sta catturando la materia dalla sua stella compagna.

Quando due galassie collidono

Durante il periodo natalizio, sappiamo che le luci sono le protagoniste assolute che allietano le serate notturne. Ma anche nel cosmo, da qualche parte a circa 130 milioni di anni-luce dalla Terra nella direzione della costellazione del Cane Maggiore, possiamo assistere ad uno spettacolo simile: stiamo parlando di una coppia di galassie a spirale interagenti NGC 2207 e IC 2163.

Un buco nero ‘accanito divoratore’ della sua stella compagna

Gli astronomi hanno scoperto un buco nero che sta consumando il gas della stella compagna ad un ritmo 10 volte più veloce di quanto ipotizzato. Il buco nero, denominato con la sigla P13, si trova nelle regioni periferiche della galassia a spirale NGC 7793 a circa 12 milioni di anni-luce dalla Terra nella costellazione dello Scultore e la quantità di materia che sta catturando è equivalente a 100 miliardi di miliardi di hot dog al minuto. La scoperta è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature.

Due buchi neri ‘spravvissuti’ in Messier 82

L’immagine composita della galassia starburst M82 mostra in blu i dati di Chandra, in verde e arancione i dati di Hubble e i dati di Spitzer in rosso. Il riquadro è la foto di Chandra dove si evidenzia la regione centrale della galassia che contiene due sorgenti di raggi-X molto luminose.
Credit: Inset: X-ray: NASA/CXC/Tsinghua Univ./H. Feng et al.; Full-field: X-ray: NASA/CXC/JHU/D.Strickland; Optical: NASA/ESA/STScI/AURA/The Hubble Heritage Team; IR: NASA/JPL-Caltech/Univ. of AZ/C. Engelbracht

Una serie di dati ottenuti con l’osservatorio per raggi-X Chandra e dal satellite XMM-Newton evidenziano il fatto che due buchi neri di ‘medio formato’ si trovano molto vicini in prossimità delle regioni centrali di una galassia starburst, M82, che si trova a circa 12 milioni di anni-luce. Questi due buchi neri “sopravvissuti” possono essere considerati come esempio di evoluzione dei buchi neri di massa superiore nei nuclei galattici, inclusa anche la nostra Via Lattea.

E’ noto che esistono due classi distinte di buchi neri: quelli di tipo stellare, che possono raggiungere fino a circa dieci volte la massa del Sole, e quelli cosiddetti supermassicci che si trovano nei nuclei delle galassie attive e le cui masse vanno da centinaia di migliaia fino a miliardi di volte la massa solare. Una delle domande a cui dare ancora una risposta è la seguente: cosa succede ai buchi neri che hanno masse intermedie alle due classi? Un possibile meccanismo che spiega la formazione dei buchi neri si basa su un processo di reazione a catena che vede coinvolte le collisioni di stelle negli ammassi stellari compatti, che producono stelle massicce che successivamente collasseranno per formare i buchi neri. Gli ammassi stellari si addensano verso le regioni centrali della galassia dove i buchi neri di massa intermedia fondono per dar luogo ad un oggetto supermassiccio. In questo scenario, gli ammassi che non sono abbastanza massicci o vicini al centro della galassia potrebbero, per così dire, sopravvivere così come alcuni buchi neri che essi contengono. L’evidenza relativa alla presenza di questi due buchi neri “sopravvissuti” proviene dall’analisi dell’emissione di raggi-X, che è variabile nel tempo, e dalla loro luminosità e dai spettri nella banda sempre dei raggi-X. Per uno di questi due buchi neri, i dati indicano una variabilità tipica dei buchi neri stellari che sono presenti nella Via Lattea. Utilizzando questi dati e i modelli, gli astronomi stimano una massa tra 12.000 e 43.000 volte la massa solare, sufficiente per produrre una radiazione di alta energia al punto da spazzare via il gas circostante. Il buco nero si trova a circa 300 anni-luce dal centro galattico in M82. Il secondo buco nero, che si trova invece a circa 600 anni-luce rispetto al centro della galassia, è stato osservato sia da Chandra che da XMM-Newton. L’emissione periodica di raggi-X è dominata da un disco di accrescimento costituito da gas caldo e i dati relativi alla sua massa indicano che si tratta di un buco nero candidato per essere di massa intermedia. I miglior modello applicato ai dati implica una massa tra 200 e 800 volte la massa solare e suggerisce il fatto che lo stesso buco nero è stato prodotto dai processi di collisioni stellari nell’ammasso stellare.