Una spettacolare serie di anelli attorno a un buco nero è stata catturata utilizzando l’Osservatorio spaziale a raggi X Chandra della NASA e il telescopio spaziale Swift di Neil Gehrels nel sistema V404 Cygni. Le immagini degli anelli giganti hanno rivelato nuove informazioni sulla polvere cosmica che si trova nella nostra Galassia, utilizzando un principio simile alle scansioni ai raggi X eseguiti negli studi medici e negli aeroporti.
Il buco nero V404 Cygni, situato a circa 7.800 anni luce dalla Terra. Il buco nero sta attirando materiale da una stella compagna, con una massa circa la metà del Sole, in un disco attorno all’oggetto invisibile. Questo materiale brilla ai raggi X, quindi gli astronomi si riferiscono a questi sistemi come “binari a raggi X“.
La scoperta di Chandra
Il 5 giugno 2015, il telescopio Swift ha scoperto un’esplosione di raggi X da V404 Cygni. L’esplosione ha creato gli anelli ad alta energia, un fenomeno noto come echi di luce. Come le onde sonore rimbalzano su una parete dei canyon, gli echi di luce intorno a V404 Cygni, sono prodotti da una raffica di raggi X rimbalzata sulle nuvole di polvere tra V404 Cygni e la Terra, il nostro punto d’osservazione. La polvere cosmica non è come la polvere domestica, ma è più simile al fumo, consiste quindi di minuscole particelle solide.
In una nuova immagine composita, i raggi X di Chandra sono combinati con i dati ottici ad infrarossi del telescopio Pan-STARRS alle Hawaii che mostrano le stelle nel campo visivo. L’immagine contiene otto anelli concentrici separati. Ogni anello è creato dai raggi X dei brillamenti V404 Cygni osservati nel 2015 che si riflettono su diverse nuvole di polvere. Il team ha analizzato 50 osservazioni Swift effettuate nel 2015 tra il 30 giugno e il 25 agosto. Chandra ha osservato il sistema l’11 e il 25 luglio.
Gli anelli raccontano agli astronomi non solo il comportamento del buco nero in questo sistema binario, ma anche come le radiazioni attraversano la spazio tra V404 Cygni e la Terra. Ad esempio, il diametro degli anelli nei raggi X rivela le distanze dalle nuvole di polvere intermedie su cui la luce è rimbalzata. Se la nuvola è più vicina alla Terra, l’anello sembra essere più grande e viceversa. Gli echi di luce appaiono come anelli stretti piuttosto che anelli larghi o aloni, perché l’esplosione di raggi X è durata solo un periodo di tempo relativamente breve.
La composizione chimica della polvere cosmica
I ricercatori hanno anche queste riflessioni, per sondare le proprietà delle nuvole di polvere. Gli autori hanno confrontato gli spettri a raggi X, su un range di lunghezze d’onda, con modelli computerizzati di polvere con diversa composizione chimica. Questo è un principio simile al modo in cui diverse parti del nostro corpo o del nostro bagaglio all’aeroporto, assorbono diverse quantità di raggi X, fornendo informazioni sulla loro struttura e composizione.
Il team ha determinato che la polvere molto probabilmente contiene miscele di grafite e grani di silicato. Inoltre, analizzando gli anelli interni con Chandra, hanno scoperto che i cambiamenti di densità delle nuvole di polvere non sono uniformi in tutte le direzioni. Prima di questa osservazione si pensava esattamente il contrario. Questi risultati ottenuti sono correlati ad una scoperta simile (rif.) della binaria a raggi X Circinus X-1, che contiene una stella di neutroni al posto di un buco nero, pubblicata su The Astrophysical Journal, condotto da Sebastian Heinz.
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