I ricercatori hanno compiuto un passo importante verso la comprensione di come i buchi neri influenzino l'universo misurando direttamente la potenza dei loro getti, un compito che suona facile quanto misurare un uragano con un righello. Utilizzando una rete di radiotelescopi sparsi in tutto il mondo, un team guidato dalla Curtin University ha catturato immagini dettagliate che rivelano quanto energetici possano essere questi getti, confermando le teorie di lunga data secondo cui i buchi neri sono i sovraperformanti definitivi dell'universo.

Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, si è concentrato su Cygnus X-1, un sistema noto che include il primo buco nero confermato e una stella supergigante massiccia. Gli scienziati hanno determinato che i getti che fuoriescono da questo buco nero trasportano una produzione di energia pari a circa 10.000 Soli, che sono un sacco di soli.

Per effettuare questa misurazione, il team ha fatto affidamento su una serie di telescopi ampiamente distanziati che lavorano insieme come uno solo. Questa configurazione ha permesso loro di osservare come i getti venissero spinti e distorti dai potenti venti provenienti dalla stella vicina mentre il buco nero percorreva la sua orbita. L'effetto è simile a come forti raffiche sulla Terra possono piegare un getto d'acqua da una fontana, se quella fontana fosse alimentata dalla furia concentrata di 10.000 stelle.

Calcolando la forza del vento della stella e monitorando quanto i getti venissero deviati, i ricercatori sono stati in grado di determinare la potenza dei getti in un momento specifico. Questa è la prima volta che gli scienziati misurano direttamente l'energia istantanea dei getti dei buchi neri invece di affidarsi a medie a lungo termine, il che è come misurare un fulmine invece della pioggia media annuale.

Il team ha anche misurato la velocità dei getti, scoprendo che viaggiano a circa metà della velocità della luce, ovvero circa 150.000 chilometri al secondo. Determinare questa velocità è stata una sfida per gli scienziati per molti anni, presumibilmente perché i loro pistole radar continuavano a sciogliersi.

Il progetto è stato guidato dal Curtin Institute of Radio Astronomy (CIRA) e dal nodo Curtin dell'International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR), con contributi dell'Università di Oxford.

Il primo autore Dr. Steve Prabu, che ha lavorato al CIRA durante lo studio e ora è all'Università di Oxford, ha spiegato che il team ha utilizzato una sequenza di immagini per tracciare ciò che ha descritto come "getti danzanti". Questo termine si riferisce al modo in cui i getti cambiano ripetutamente direzione mentre vengono spinti dai forti venti della stella supergigante mentre entrambi gli oggetti orbitano l'uno intorno all'altro, creando il valzer più distruttivo dell'universo.

Il Dr. Prabu ha affermato che queste osservazioni rivelano quanta dell'energia generata vicino a un buco nero viene trasferita nel suo ambiente circostante, influenzando l'ambiente intorno ad esso. "Una scoperta chiave di questa ricerca è che circa il 10% dell'energia rilasciata mentre la materia cade verso il buco nero viene portata via dai getti", ha detto il Dr. Prabu. "Questo è ciò che gli scienziati di solito assumono nei modelli simulati su larga scala dell'Universo, ma è stato difficile confermare con l'osservazione fino ad ora", ha aggiunto, confermando che a volte la simulazione è, in effetti, corretta.

Il coautore Professor James Miller-Jones, del CIRA e del nodo Curtin dell'ICRAR, ha notato che le tecniche precedenti potevano solo stimare la potenza dei getti su periodi estremamente lunghi, a volte che coprono migliaia o milioni di anni. Ciò ha reso difficile confrontare direttamente l'energia dei getti con le emissioni di raggi X prodotte mentre la materia cade in un buco nero, un classico caso di inconveniente di misurazione su scala cosmica.

"E poiché le nostre teorie suggeriscono che la fisica intorno ai buchi neri è molto simile, possiamo ora utilizzare questa misurazione per ancorare la nostra comprensione dei getti, siano essi provenienti da buchi neri 10 o 10 milioni di volte la massa del Sole", ha detto il Professor Miller-Jones, suggerendo una deliziosa scalabilità della distruzione.

"Con progetti di radiotelescopi come lo Square Kilometre Array Observatory attualmente in costruzione nell'Australia occidentale e in Sudafrica, ci aspettiamo di rilevare getti da buchi neri in milioni di galassie lontane, e il punto di ancoraggio fornito da questa nuova misurazione aiuterà a calibrare la loro produzione di potenza complessiva", ha continuato, delineando un piano per catalogare i più potenti asciugacapelli dell'universo.

"I getti dei buchi neri forniscono un'importante fonte di feedback all'ambiente circostante e sono fondamentali per comprendere l'evoluzione delle galassie", ha concluso, ricordandoci che anche i vuoti cosmici hanno bisogno di esprimersi.

Altri collaboratori della ricerca includevano l'Università di Barcellona, l'Università del Wisconsin-Madison, l'Università di Lethbridge e l'Istituto di Scienze Spaziali.