Via dal buco nero, in fila indiana

Per la prima volta, è stato osservato un fenomeno cosmico mai visto: fotoni di raggi gamma che fuoriescono da un buco nero in modo polarizzato. Ordinati, orientati nella stessa direzione. Non è esattamente il comportamento che ci si aspetta di vedere nelle vicinanze di un buco nero. Si pensa al caos, a particelle che schizzano da tutte le parti per non venire ingoiate dalle “fauci” della forza di gravità. Invece, il telescopio IBIS montato sul satellite INTEGRAL dell’ESA ha osservato chiaramente radiazione gamma polarizzata fuoriuscire dal sistema binario Cigno X-1, composto da un buco nero e una stella orbitante intorno al centro di massa comune. Il risultato, annunciato su Science Express da Philippe Laurent dell’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (IRFU) e colleghi, è di quelli “eccezionali”, secondo Pietro Ubertini, direttore dell’INAF-IASF di Roma e responsabile italiano scientifico di INTEGRAL. “Osservare i raggi gamma che escono dalle vicinanze del buco nero è un po’ come guardare l’arrivo al capolinea di un autobus pieno zeppo di passeggeri: all’arrivo, tutti si sparpagliano in direzioni diverse, a seconda della propria destinazione. Sarebbe sorprendente vedere molti andare dalla stessa parte. Si penserebbe a una forte motivazione o costrizione dietro questo comportamento. Bene, i raggi gamma sono come i passeggeri che escono dal bus, o meglio dalle vicinanze del buco nero: per essere tutti, o in gran parte, polarizzati serve un meccanismo potente, perché i raggi gamma sono molto energetici“, spiega Ubertini.

Come mai i fotoni gamma fuoriescono in modo ordinato, come fossero passeggeri scesi dal bus che si allontano in fila indiana? Dopo una analisi estremamente sofisticata ed accurata, il gruppo di ricercatori ha proposto una spiegazione: a polarizzare i raggi gamma sarebbero getti di particelle relativistiche nelle immediate vicinanze del buco nero. Spiega Ubertini: “Viene dimostrato per la prima volta che il buco nero è immerso in un campo magnetico che genera fotoni di altissima energia tramite un processo fisico chiamato ‘radiazione di sincrotrone’, capace di ordinarli”.

Finora non era noto dove e come la “luce” di alta frequenza uscisse dalle vicinanze del buco nero. Per studiarlo, i ricercatori hanno puntato verso una delle sorgenti gamma più intense del cielo, il Cigno X-1, che ha al centro un buco nero di massa pari a circa 15 volte quella del Sole. “Questi buchi neri , piccoli se paragonati ai quasar e alle sorgenti più lontane dell’Universo, sono molto attivi ed emettono un grande quantità di raggi gamma, come quelli utilizzati per le TAC o le radiografie”, dice Ubertini.

Un successo per il satellite INTEGRAL, a cui partecipa un consorzio internazionale di sette nazioni, capeggiato proprio da Ubertini. “Il telescopio, del peso di oltre mille chili, è in grado di fare le migliori immagini in raggi gamma mai realizzate. Ha già scoperto più di 1000 sorgenti di alta energia, sia nella Via Lattea, che ai bordi dell’Universo, scovando buchi neri giganti con masse pari a 10 miliardi di quella del nostro Sole. Non ci sono altri satelliti in orbita in grado di fare questo tipo di misure, come il telescopio IBIS, progettato e realizzato per osservazioni estremamente difficili e complesse“.

Già nel 2009 era stata rivelata una debole polarizzazione della radiazione da un lampo gamma (GRB041219a) e poi nel 2008 dalla Crab Nebula che ha al centro una pulsar che ruota 30 volte al secondo. Questo è il terzo risultato analogo per INTEGRAL, ma il primo che dimostra la polarizzazione da un buco nero. “Sicuramente questo risultato genererà un grande interesse nella comunità scientifica internazionale. Aver scoperto per la prima volta radiazione fortemente polarizzata da un buco nero farà lavorare i teorici che dovranno rivedere i modelli sinora  sviluppati”, conclude il direttore dell’INAF-IASF di Roma. Ora andremo a caccia di emissione da altri buchi neri fortemente energetici, come quello vicinissimo al centro della Via Lattea“.

pubblicato su Media INAF