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Il burst di raggi X crea anelli concentrici: un impulso di radiazione proveniente da un buco nero che rende visibili gli echi di luce delle nuvole di polvere galattica

Gli astronomi hanno catturato una serie sorprendente di anelli concentrici di raggi X. Questa eco di luce è stata creata quando nuvole di polvere galattica si sono schiantate in un’esplosione di raggi dal buco nero V404 Cygni, a 7800 anni di distanza. Gli otto anelli di raggio risultanti ora forniscono preziose informazioni sulla natura e la distribuzione della polvere nella Via Lattea.

Per decenni, il doppio sistema di V404 Cygni, a circa 7.800 anni luce di distanza, è stato silenzioso e poco appariscente. Al suo interno, una piccola stella orbita attorno a un buco nero stellare di una decina di masse solari. infatti nel giugno 2015 Improvvisamente cambiato: il buco nero ha sperimentato una serie di intense esplosioni di raggi che hanno reso temporaneamente il sistema la fonte di raggi X più brillante nel cielo. Allo stesso tempo, spasmi molto brevi frequentemente Lampi di luce rossastri Carta dei mille soli.

Ecco come vengono creati gli anelli di dispersione concentrici. © Università del Wisconsin-Madison/S Haynes

Come vengono creati gli anelli di raggi?

Gli astronomi che lavorano con Sebastian Heinz dell’Università del Wisconsin-Madison hanno decifrato un altro fenomeno associato a questo focolaio di radiazioni. È un effetto di dispersione che inquadra i raggi X di un buco nero in splendidi anelli di radiazioni. Questo fenomeno è causato da nubi di polvere sparse nella Via Lattea, che rifrangono e raccolgono radiazioni nel loro cammino verso la Terra.

“Con le sorgenti di raggi X stazionarie, questa dispersione porta solo alla formazione di un alone diffuso attorno alla sorgente di radiazioni”, spiegano Hines e il suo team. “Ma se la sorgente genera brillamenti ben definiti seguiti da recessi, la radiazione diffusa assume la forma di anelli separati”. Lo spessore, il numero e l’intensità degli anelli di radiazione forniscono preziose informazioni sulla distribuzione e sul tipo di polvere galattica.

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Quindi Hines e il suo team hanno ricostruito in dettaglio la forma degli anelli di radiazione di V404 Cygni utilizzando i dati degli osservatori a raggi X Chandra e Swift.

Otto anelli concentrici

Il risultato: gli astronomi sono riusciti a mostrare altri echi di luce oltre ai quattro raggi noti. “Abbiamo identificato un totale di otto episodi separati nelle foto di Swift”, riferisce il team. Può anche essere trovato in frammenti nelle immagini del telescopio a raggi X Chandra. La luminosità degli anelli concentrici diminuisce dall’interno verso l’esterno. Alcuni anelli interni mostrano anche fluttuazioni di luminosità simili a barre.

I quattro anelli interni sono molto affilati e chiaramente definiti. “Questo suggerisce che le nuvole di polvere altamente concentrate sono responsabili di questi anelli di radiazione”, hanno riferito gli astronomi. Una leggera deflessione laterale di alcuni degli anelli indica anche che queste singole nuvole di polvere non sono direttamente l’una dietro l’altra in linea di vista con il V404 Cygni.

Informazioni sulle nuvole di polvere galattica

Attraverso queste caratteristiche combinate con il diametro degli anelli a raggi X, il team è stato in grado di determinare la posizione e le dimensioni approssimative delle nuvole di polvere. Di conseguenza, gli impulsi a raggi X dell’epidemia sono passati attraverso otto diverse nubi di polvere nel loro viaggio verso la Terra. Questi sono tra 6800 e circa 3300 anni luce di distanza da noi e hanno densità e dimensioni diverse. La nuvola più vicina a noi è la più grande, essendo spessa circa 185 anni luce, mentre la più piccola ha uno spessore di circa dodici anni luce.

Gli spettri a raggi X degli anelli e ulteriori analisi del modello mostrano anche che le nuvole di polvere sono costituite principalmente da grani di grafite e silicato. Come precedentemente previsto nei modelli teorici, questi grani non sono distribuiti uniformemente nelle nuvole. Invece, il centro denso di tutte le nuvole è spostato verso il piano galattico, riferiscono Haynes e colleghi.

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Ecco come la polvere galattica disperde i raggi X da un buco nero.© Osservatorio a raggi X Chandra

Nel loro insieme, le nostre osservazioni mostrano che una combinazione di immagini Chandra ad alta risoluzione e dati Swift a bassa risoluzione ma più frequenti è un potente strumento per studiare gli echi della radiazione della polvere galattica! (Rivista Astrofisica, 2021; doi: 10.3847/0004-637X/825/1/15)

Coyle: NASA, Osservatorio a raggi X Chandra