Alcune stelle riescono a sopravvivere a incontri ripetuti con un buco nero supermassiccio, perdendo una parte della propria materia a ogni passaggio. Questi eventi producono lampi di luce ricorrenti, ma in diversi sistemi gli astronomi hanno osservato un comportamento difficile da spiegare: ogni flare diventa progressivamente più debole.
Un nuovo studio guidato dalla Syracuse University indica che la chiave potrebbe essere la rotazione iniziale della stella. Se l’astro sta già ruotando rapidamente prima di avvicinarsi al buco nero, il modo in cui perde materia cambia abbastanza da far diminuire la luminosità dei flare successivi.
Cosa sono gli eventi di distruzione mareale parziale
Quando una stella passa troppo vicino a un buco nero supermassiccio, la differenza di gravità tra il lato più vicino e quello più lontano può deformarla e strapparla. In un evento di distruzione mareale completo la stella viene distrutta.
Esiste però una versione meno estrema. Se il passaggio non è abbastanza vicino da annientare l’intera stella, il nucleo può sopravvivere, continuare a orbitare e tornare vicino al buco nero dopo mesi o anni. Gli astronomi chiamano questi fenomeni repeating partial tidal disruption events, abbreviati in rpTDE.
Ogni volta che la stella ritorna, perde altro materiale. Parte del gas strappato cade verso il buco nero, si riscalda e produce un nuovo flare osservabile.
Il mistero dei flare che diventano più deboli
Secondo il gruppo di ricerca, sono stati identificati circa dieci sistemi ripetuti di questo tipo e in quattro casi i flare osservati diventano progressivamente più deboli.
La spiegazione più intuitiva sarebbe semplice: la stella perde meno materia a ogni passaggio e quindi il lampo si indebolisce. Le simulazioni precedenti, però, mostravano un problema. Anche quando la quantità totale di materiale diminuiva, le forze mareali del buco nero facevano ruotare la stella sempre più velocemente.
Questa accelerazione della rotazione accorciava il tempo con cui il materiale tornava verso il buco nero e manteneva il picco del flare più luminoso di quanto osservato.
La soluzione potrebbe essere una stella già molto veloce
Il nuovo lavoro aggiunge un ingrediente: la stella potrebbe ruotare rapidamente già prima del primo incontro.
In questo caso il passaggio vicino al buco nero non riesce ad aumentare di molto la sua rotazione. Il tempo di ritorno del materiale resta quindi più stabile, mentre la massa strappata diminuisce a ogni incontro. Il risultato previsto è un flare che diventa progressivamente più debole, proprio come mostrano alcune osservazioni.
La ricerca è stata presentata dalla Syracuse University e pubblicata su The Astrophysical Journal.
Come può una stella iniziare a ruotare così rapidamente
Qui entra in gioco il cosiddetto meccanismo di Hills. Immagina due stelle che orbitano molto vicine tra loro e si avvicinano a un buco nero supermassiccio. La gravità può separare violentemente la coppia: una stella viene espulsa, l’altra resta catturata su un’orbita stretta.
In un sistema binario molto compatto, le stelle possono essere bloccate marealmente e ruotare rapidamente. La stella catturata arriverebbe quindi vicino al buco nero con una velocità di rotazione già elevata.
È un collegamento interessante con ciò che avviene anche nel centro della nostra galassia. Su Tech abbiamo spiegato perché la stella S301 può orbitare vicinissima a Sagittarius A* senza cadere immediatamente nel buco nero.
Perché i buchi neri sembrano accendersi
Un buco nero non emette luce dalla regione oltre l’orizzonte degli eventi. I flare arrivano invece dal materiale stellare strappato che cade verso il buco nero e si riscalda.
Per questo gli eventi di distruzione mareale sono utili agli astronomi. Trasformano per un periodo un oggetto normalmente oscuro in una sorgente luminosa e permettono di studiare le proprietà del sistema.
Un segnale transiente può però avere origini differenti. Abbiamo visto un caso simile nel candidato radio ASKAP J005512-255834, per il quale una distruzione mareale è una delle interpretazioni considerate.
Cosa cambia con la nuova spiegazione
Se il modello verrà confermato su altri sistemi, la luminosità dei flare non dipenderà soltanto dalla massa della stella e dalla distanza minima dal buco nero. Anche la storia precedente della stella e la sua rotazione potranno lasciare una firma osservabile.
Questo aiuterebbe a capire non soltanto come una stella sopravvive a incontri estremi, ma anche come sia stata catturata dal buco nero.
La parte più curiosa è che un fenomeno osservato a distanze enormi potrebbe conservare memoria di ciò che accadde alla stella prima ancora del suo primo passaggio ravvicinato. Il flare non racconta quindi soltanto il presente del sistema, ma può contenere indizi sulla sua origine.
