I buchi neri non sono vivi, ma sembra che possano avere un battito cardiaco — se stanno consumando ingenti quantità di gas. Una nuova ricerca ha scoperto come funziona questo battito. Quando i buchi neri esistono in un sistema binario — condividendo un’orbita con un’altra stella — possono attirare gas da un compagno stellare. Quando ciò accade, il gas si comprime e si riscalda a temperature incredibilmente elevate, emettendo nel processo enormi quantità di radiazione X. È attraverso questo processo che gli astronomi hanno inizialmente identificato i buchi neri, con il famoso caso di Cygnus X-1, una delle fonti di raggi X più luminose nel nostro cielo.

Nel bel mezzo di questa frenesia alimentare, che può durare migliaia fino a milioni di anni, possono occasionalmente verificarsi enormi esplosioni. Si tratta di un’improvvisa fiammata di raggi X causata dal rapido consumo di una grande quantità di materiale in una sola volta. Gli astronomi hanno studiato molte di queste fiammate nel corso degli anni, ma osservazioni dettagliate hanno occasionalmente rivelato comportamenti strani. Oltre alla fiammata generale, c’è un po ‘di variabilità, un impulso regolare di attività all’interno dell’evento di fiammata. Gli astronomi chiamano questi impulsi fiammate a battito cardiaco, perché il loro comportamento ricorda quello di un segnale EKG di un battito cardiaco umano, con un lento aumento, un rapido declino e poi un ritorno alla normalità.

Un team di astronomi del Key Laboratory of Particle Astrophysics dell’Accademia Cinese delle Scienze a Pechino ha studiato la più recente fiammata a battito cardiaco e ha descritto il processo che potrebbe alimentarla in un articolo pubblicato nel database preprint arXiv. Hanno inviato il loro lavoro per la pubblicazione su The Astrophysical Journal. La fiammata che hanno studiato proveniva da IGR J17091-3624, un buco nero situato a 28.000 anni luce dalla Terra. Utilizzando dati sui raggi X ottenuti con il Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER) e il Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) nel 2022, il team ha trovato prove chiare di un segnale simile a un battito cardiaco nella fiammata. Studiando le proprietà dettagliate del battito, hanno concluso che questi tipi di impulsi sono dovuti a interazioni e instabilità all’interno del materiale che circonda il buco nero.

Man mano che il materiale cade in un buco nero, non solo si comprime, ma forma un sottile disco che ruota rapidamente. Il bordo interno di questo disco si inclina verso l’orizzonte degli eventi del buco nero, mentre il resto del disco brilla in radiazione X. Questo crea una situazione altamente instabile poiché la radiazione del disco compete con la forza gravitazionale del buco nero. Per attivare un battito cardiaco, il disco si frammenta temporaneamente, perdendo la sua coesione e inviando un grande gruppo di materiale verso il buco nero. Ciò rilascia una quantità enorme di radiazione, che avvia l’impulso del battito. La radiazione poi riscalda il gas, impedendogli temporaneamente di cadere. Poi il gas si stabilizza prima che il processo si ripeta, preparando il terreno per un altro battito.

Questi segnali di battito cardiaco sono incredibilmente rari — solo due buchi neri tra i centinaia noti li hanno mostrati — ma i ricercatori sperano di studiarne di più, poiché forniscono preziose informazioni sulle relazioni tra i buchi neri e il loro ambiente.