Per oltre sessant’anni, il Cygnus X-1 è stato una pietra miliare dell’astrofisica moderna. Essendo il primo buco nero mai confermato dagli scienziati, è servito come laboratorio primario per testare la nostra comprensione della gravità e dello spazio-tempo. Ora, un nuovo studio rivoluzionario è finalmente riuscito a misurare l’energia della sua caratteristica più sfuggente: i suoi getti relativistici “danzanti”.
Un tiro alla fune cosmico
Situato a circa 7.000 anni luce di distanza nella costellazione del Cigno, il Cygnus X-1 non è un’entità solitaria. Esiste in un sistema binario ad alto rischio con una stella supergigante blu nota come HDE 226868.
La relazione è predatoria: il buco nero, che è circa 21 volte più massiccio del nostro Sole, spoglia incessantemente gli strati esterni della sua stella compagna. Questa materia catturata forma un disco di accrescimento surriscaldato e vorticoso che brilla intensamente alla luce dei raggi X. Mentre il buco nero ruota su se stesso, i suoi immensi campi magnetici lanciano due potenti raggi di plasma, i getti, verso l’esterno dai suoi poli.
Il fenomeno dei “Dancing Jets”
Sebbene gli astronomi sappiano da tempo che questi getti esistono, storicamente sono stati incredibilmente difficili da misurare con precisione. Questa difficoltà deriva da un’interazione celeste unica:
- La Causa: La stella compagna, HDE 226868, emette potenti venti stellari: raffiche invisibili di particelle cariche.
- L’Effetto: Questi venti colpiscono costantemente i getti del buco nero, allontanandoli dalla stella.
- Il movimento: Poiché i due oggetti orbitano attorno a un centro di massa comune, i getti sembrano oscillare o traballare dalla nostra prospettiva sulla Terra.
Il ricercatore capo Steve Prabu dell’Università di Oxford descrive questo movimento come “getti danzanti”. Combinando i dati dei radiotelescopi provenienti da tutto il mondo, i ricercatori sono stati finalmente in grado di spiegare questo movimento costante e calcolare le vere proprietà dei getti.
Risultati chiave: velocità e potenza
Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, rivela la portata sconcertante di questi deflussi:
– Velocità: i jet viaggiano a circa 335 milioni di mph (540 milioni di km/h), ovvero circa metà della velocità della luce.
– Produzione di energia: I getti irradiano un’energia equivalente a circa 10.000 soli.
– Efficienza: la cosa più importante è che la ricerca ha scoperto che circa il 10% dell’energia rilasciata quando la materia cade nel buco nero viene trasportata via da questi getti.
Perché questo è importante per la fisica moderna
Questa scoperta è più di una semplice impresa di misurazione; fornisce un “ancoraggio” cruciale per la fisica teorica.
Per anni, gli scienziati hanno utilizzato simulazioni su larga scala per modellare il modo in cui si evolve l’universo, assumendo un trasferimento di energia del 10% tramite getti. Finora si trattava di un presupposto teorico. Confermandolo attraverso l’osservazione diretta di Cygnus X-1, gli scienziati possono ora convalidare i loro modelli.
Inoltre, poiché si ritiene che le leggi della fisica siano universali, queste scoperte si applicano a tutti i buchi neri, dai piccoli oggetti di massa stellare come Cygnus X-1 ai buchi neri supermassicci che si trovano al centro delle galassie. Comprendere questi getti è vitale per comprendere l’evoluzione galattica, poiché questi massicci deflussi agiscono come un “circuito di feedback”, modellando il gas, la polvere e la formazione stellare dell’intera galassia che li circonda.
“Poiché le nostre teorie suggeriscono che la fisica attorno ai buchi neri è molto simile, ora possiamo utilizzare questa misurazione per ancorare la nostra comprensione di [altri] getti”, afferma il coautore James Miller-Jones.
Conclusione: Misurando con successo i getti irregolari e “danzanti” di Cygnus X-1, gli astronomi sono passati da presupposti teorici a prove osservative, fornendo un punto di riferimento vitale su come i buchi neri influenzano l’evoluzione del cosmo.
