Per la prima volta un buco nero è stato colto sul fatto durante un'indigestione cosmica: mentre inghiottiva gas rubato a una stella compagna, ne rispediva nello spazio almeno il 10 per cento sotto forma di getti e venti. La misura arriva dal binario a raggi X Swift J1727.8-1613, seguito per mesi con lo spettrografo X-Shooter del Very Large Telescope in Cile.
Un'eruzione durata mesi, ripresa in 13 spettri
Il sistema è stato scoperto il 24 agosto 2023 dal satellite Swift della NASA, quando è passato in pochi giorni da oggetto sconosciuto a una delle sorgenti X più brillanti del cielo. Un team guidato da Noel Castro Segura dell'Università di Warwick, con contributi dei ricercatori INAF di Roma e Palermo, ha ottenuto tempo urgente al Very Large Telescope dell'ESO e ha raccolto 13 spettri ottici in 11 epoche fra il 27 agosto e il 21 ottobre 2023, seguiti da un secondo passaggio a fine febbraio 2024. Le osservazioni, pubblicate il 30 luglio 2026 sulle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, coprono l'intera curva a "q" dell'eruzione: stato duro luminoso, transizione al morbido, ritorno lento verso la quiescenza. È uno dei record di sensibilità mai raggiunti su un binario X galattico nell'ottico.
Vento a -750 km/s anche a 1/100 del picco
Il dato che rompe l'immagine del "pozzo senza fondo" arriva dalla fase dim-hard, quando la luminosità della sorgente era già scesa a circa un centesimo del massimo. In quella coda spenta l'X-Shooter ha comunque registrato righe di assorbimento blueshiftate a -750 km/s, temperatura inferiore a 10.000 kelvin e un tasso di perdita di massa nel vento superiore a 10⁻⁹ masse solari all'anno, comparabile al tasso di accrescimento istantaneo. Tradotto: almeno il 10 per cento del materiale strappato alla stella non raggiunge mai il disco interno. Il buco nero centrale ha una massa stimata di 6,7 masse solari, la compagna gli ruota attorno in 10,804 ore e il sistema si trova a circa 3,5 kiloparsec dalla Terra, poco meno di 11.400 anni luce: numeri piccoli sulla scala galattica, che rendono Swift J1727 uno dei pochi laboratori dove misurare direttamente ciò che nei buchi neri supermassicci resta ai limiti della risoluzione spettrale. Il valore di 10⁻⁹ non è un limite superiore: è la stima diretta ricavata dalle righe di assorbimento, e nei modelli precedenti la fase dim-hard veniva trattata come "silente", mentre qui produce l'espulsione più duratura mai osservata su un binario X galattico.
Cosa cambia per i modelli di crescita
Se il 10% è la soglia minima confermata su un singolo binario galattico, la contabilità della crescita dei buchi neri va rivista al ribasso: la massa realmente inglobata dopo ogni eruzione è inferiore a quella disponibile nel disco di accrescimento. La stessa logica si estende ai buchi neri intermedi e supermassicci, dove la frazione di gas espulso è più difficile da isolare ma pesa sulle simulazioni cosmologiche di formazione ed evoluzione. Il risultato di Swift J1727 arriva in parallelo ad altri due tasselli recenti nella stessa cornice: la scoperta del sistema binario MOM BH-1 in un ammasso globulare e il primo catalogo Euclid dei quasar dell'alba cosmica, che riscrive il numero di sorgenti supermassicce note nel primo miliardo di anni. In tutti e tre i casi la partita si gioca sul gas che sfugge, non su quello che cade dentro.
Il gruppo di Castro Segura ha già ottenuto tempo per due nuovi binari X galattici in outburst con lo stesso protocollo X-Shooter: verificare se la quota espulsa resta attorno al 10 per cento o sale ancora è la prossima domanda aperta, e definirà quanto pesa realmente la voce "materia persa" nei modelli. Il comunicato dell'Università di Warwick anticipa che i primi risultati arriveranno entro un anno.
Domande frequenti
Che cos'è Swift J1727.8-1613 e perché è importante?
Swift J1727.8-1613 è un sistema binario a raggi X composto da un buco nero e una stella compagna. È importante perché ha permesso di osservare direttamente la quantità di gas espulso durante l'accrescimento, fornendo nuovi dati per i modelli di crescita dei buchi neri.
Qual è la principale scoperta fatta su Swift J1727 durante l'eruzione?
La principale scoperta è che almeno il 10% del gas strappato alla stella compagna viene espulso nello spazio sotto forma di getti e venti, anche quando la luminosità era solo 1/100 del picco massimo. Questo dato indica che una parte significativa della materia non viene effettivamente inghiottita dal buco nero.
In che modo questa scoperta modifica i modelli di crescita dei buchi neri?
La scoperta dimostra che la massa realmente inglobata dai buchi neri dopo ogni eruzione è inferiore a quanto si pensava, poiché una parte consistente viene espulsa. Di conseguenza, i modelli di crescita e formazione dei buchi neri dovranno tenere conto di questa perdita di materia.
Come sono state effettuate le osservazioni su Swift J1727?
Le osservazioni sono state effettuate con lo spettrografo X-Shooter del Very Large Telescope in Cile, raccogliendo 13 spettri ottici in 11 epoche tra agosto e ottobre 2023, più un'ulteriore osservazione a febbraio 2024. Questo ha permesso di monitorare tutto il ciclo dell'eruzione e di misurare direttamente la quantità di gas espulso.
Quali sono le implicazioni per lo studio di altri buchi neri?
Le implicazioni sono che anche negli altri sistemi binari e nei buchi neri supermassicci una parte importante del gas viene espulsa e non accresciuta. Capire la frazione di materia persa è fondamentale per stimare correttamente l'evoluzione dei buchi neri nell'universo.
Ci saranno ulteriori studi su sistemi simili a Swift J1727?
Sì, il gruppo di ricerca ha già ottenuto tempo per studiare altri due binari X galattici con la stessa metodologia. I risultati preliminari sono attesi entro un anno e serviranno a verificare se la quota di materia espulsa resta attorno al 10% o varia in altri sistemi.
