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COME MISURARE LO SPIN DI UN BUCO NERO

BUCO NERO E LA MISURAZIONE DELLO SPIN

L’impressione artistica di un buco nero rotante circondato da un disco di accrescimento. Gli astronomi hanno usato la spettroscopia a raggi X per misurare la rotazione di un buco nero di massa solare nella Via Lattea.

Un buco nero, almeno nella nostra comprensione attuale, è caratterizzato dal fatto di non avere “capelli”, cioè è così semplice che può essere descritto completamente da soli tre parametri, la sua massa, il suo spin e la sua carica elettrica. Anche se si è formato da un complesso mix di materia ed energia, tutti gli altri dettagli si perdono quando il buco nero si forma. Il suo potente campo gravitazionale crea una superficie circostante, un “orizzonte”, e tutto ciò che attraversa quell’orizzonte (anche la luce) non può sfuggire. Quindi la singolarità appare nera, e anche ogni dettaglio del materiale che si infila viene perso e digerito nei tre parametri conoscibili.

buco nero

Gli astronomi sono in grado di misurare le masse dei buchi neri in modo relativamente semplice: osservando come la materia si muove nelle loro vicinanze (compresi gli altri buchi neri), influenzata dal campo gravitazionale. Le cariche dei buchi neri sono ritenute insignificanti in quanto le cariche infettive positive e negative sono tipicamente comparabili in numero.

Le rotazioni dei buchi neri sono più difficili da determinare, ed entrambe si basano sull’interpretazione dell’emissione di raggi X dal bordo interno caldo del disco di accrescimento intorno al buco nero. Un metodo modella la forma del continuum dei raggi X e si basa su una buona stima della massa, della distanza e dell’angolo di visione. L’altro modella lo spettro dei raggi X, comprese le linee di emissione atomica osservate che sono spesso viste in riflessione dal gas caldo. Non dipende dalla conoscenza di altrettanti altri parametri. I due metodi hanno dato in generale risultati comparabili.

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L’astronomo del CfA James Steiner e i suoi colleghi hanno rianalizzato sette serie di spettri ottenuti dal Rossi X-ray Timing Explorer di un’esplosione da un buco nero di massa stellare nella nostra galassia chiamato 4U1543-47. I precedenti tentativi di stimare lo spin dell’oggetto usando il metodo del continuum hanno portato a disaccordi tra gli articoli che erano considerevolmente più grandi delle incertezze formali (gli studi hanno assunto una massa di 9,4 masse solari e una distanza di 24,7 mila anni luce).

Utilizzando un attento riadattamento degli spettri e algoritmi di modellazione aggiornati, gli scienziati hanno riportato una rotazione di dimensioni intermedie rispetto alle precedenti, di magnitudine moderata, e stabilita ad un livello di confidenza del 90%. Poiché finora sono state misurate solo poche decine di rotazioni di buchi neri ben confermate, il nuovo risultato è un’aggiunta importante.

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