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

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Un team internazionale di ricercatori ha rivelato che 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 permesso di registrare due getti relativistici da un buco nero stellare, che si sono propagati a oltre tre anni luce in meno di due anni. Questi risultati cambiano la comprensione della fisica dei getti relativistici, dimostrando che anche i buchi neri di massa stellare possono generare fenomeni simili a quelli osservati nei nuclei galattici attivi, con velocità intrinseche superiore al 97% della velocità della luce.

Velocità estreme e fattore di Lorentz

La ricerca ha messo in luce che i getti relativistici da buchi neri stellari possono raggiungere velocità molto elevate, con un fattore di Lorentz che indica un’accelerazione estrema. Questo fattore, che misura quanto un oggetto si avvicina alla velocità della luce, è stato determinato grazie a osservazioni settimanali di soli 15 minuti con MeerKat. I getti osservati si sono spostati a una velocità apparente senza precedenti al di fuori del sistema solare, con un limite inferiore molto stringente al loro fattore di Lorentz. Questi dati suggeriscono che i getti relativistici da buchi neri stellari seguano principi fisici simili a quelli osservati nei nuclei galattici attivi.

Monitoraggio di un sistema binario

Il sistema oggetto di studio è stato la sorgente galattica a raggi X 4U 1543-47, una binaria che ospita un buco nero con una massa circa dieci volte quella del Sole. Durante un periodo di intensa attività tra il 2021 e il 2023, i ricercatori hanno monitorato l’emissione del sistema, individuando due getti di plasma che si sono propagati a velocità estremamente elevate. L’osservazione ha richiesto una campagna osservativa di venti mesi, combinando dati nei raggi X da telescopi spaziali e osservazioni radio da MeerKat. Questi getti sono stati rilevati grazie alla sensibilità del telescopio a frequenze del GHz, permettendo di osservare fenomeni che prima erano difficili da rilevare.

«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 connessione tra disco di accrescimento e getto potrebbe seguire gli stessi principi fisici su scale di massa estremamente diverse. La ricerca ha anche sottolineato come i sistemi galattici come 4U 1543-47 evolvono su scale temporali umane, permettendo di seguire l’intero ciclo di accrescimento e lancio dei getti nel giro di pochi mesi o anni.

Il lavoro è stato reso possibile grazie alla collaborazione ThunderKat, che ha osservato tutte le binarie ai raggi X attive tra il 2018 e il 2023 con MeerKat. Il progetto, e il suo erede X-Kat, sta cambiando la comprensione dei getti relativistici da sistemi binari galattici. «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.