La rotazione stellare potrebbe spiegare perché i ripetitivi scoppi di buchi neri diventano sempre più deboli

Gli astronomi hanno scoperto una potenziale spiegazione del motivo per cui i ripetitivi brillamenti di stelle che interagiscono con buchi neri supermassicci diventano gradualmente più deboli nel tempo. Secondo un recente studio pubblicato su The Astrophysical Journal, il fattore chiave sembra essere la velocità di rotazione della stella stessa.

Quando una stella si avventura troppo vicino a un tale buco nero, le immense forze gravitazionali possono distruggere completamente la stella o in parte la lacerano, a seconda di quanto avvicinarsi avviene. Se la distruzione è incompleta, la parte rimanente della stella continua a orbitare attorno al buco nero, perdendo periodicamente più materiale negli incontri successivi. Queste interazioni producono scintille di luce osservabili, offrendo agli scienziati una rara possibilità di osservare lo stesso evento cosmico più volte. I ricercatori hanno a lungo notato che alcune di queste scintille sembrano diminuire di luminosità con ogni ricorrenza. Tuttavia, i modelli esistenti hanno faticato a spiegare questo fenomeno.

Un team di astrofisici dell'Università di Syracuse, tra cui lo studente di dottorato Ananya Bandopadhyay, il ricercatore post-dottorato Benjamin Amend e il professore associato Eric Coughlin, ha cercato di affrontare questa discrepanza attraverso simulazioni e analisi dettagliate. I risultati del team suggeriscono che il tasso al quale una stella perde massa durante questi incontri è influenzato in modo significativo dalla sua struttura interna e dal suo giro iniziale.

Le stelle ad alta massa, d'altra parte, assomigliano ad una cipolla con un nucleo denso, perdendo inizialmente solo gli strati esterni e conservando il nucleo per periodi più lunghi. Questa differenza strutturale aiuta a spiegare le variazioni nella luminosità delle eruzioni, ma non ha completamente risolto il problema dell'oscuramento progressivo.

Bandopadhyay e i suoi colleghi hanno scoperto che le forze di marea del buco nero non solo strappano materiale dalla stella, ma applicano anche una coppia che aumenta la velocità di rotazione della stella ad ogni avvicinamento. Mentre questo aumento di rotazione ha causato la caduta del materiale verso il buco nero più rapidamente, ha anche significato che la quantità complessiva di materiale disponibile per l'accrescimento è diminuita nel tempo. Per allineare le loro simulazioni con le osservazioni reali che mostrano un calo della luminosità del flare, i ricercatori hanno introdotto una variabile cruciale: la velocità di rotazione iniziale della stella.

Hanno scoperto che se una stella stava già ruotando rapidamente prima di incontrare il buco nero, la combinazione del suo momento angolare preesistente e del spin aggiuntivo indotto dalle forze di marea del buco nero potrebbe portare a una notevole diminuzione della luminosità delle successive eruzioni. Questa intuizione fornisce un meccanismo plausibile per i modelli di oscuramento osservati in quattro sistemi rpTDE noti.

Incorporando fattori come lo spin stellare e la struttura interna, il team ha offerto un quadro più completo per comprendere come questi fenomeni cosmici si evolvono nel tempo. Le implicazioni di questo lavoro si estendono oltre la semplice spiegazione dell'assottigliamento delle flare.

Gli scienziati continuano a monitorare i cieli usando indagini di ampio campo temporale, cercando cambiamenti nella luminosità che indicano interazioni in corso tra stelle e buchi neri.