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Non un buco nero grande ma un grande disco

ULX X-1
 
Non buchi neri di dimensioni particolarmente esagerate ma materia che cade a tassi decisamente elevati: questo il motore alla base delle ULX, Ultra-luminous X-rays sources secondo uno studio targato Special Astrophysical Observatory (Russia) e Kyoto University (Giappone). Il sistema è quello classico: un buco nero che sottrae materia a una stella compagna, la materia finisce in un disco di accrescimento la parte interna del quale si riscalda fino a emettere alle energie più alte, quelle in banda X. 
 
Ma quale massa può avere il buco nero di questi oggetti, le ULX, che in media brillano cento volte di più rispetto ai loro "cugini normali"? La sfida è sempre stata tra due teorie: la prima vede una massa fino a centomila masse solari per i buchi neri delle ULX, la seconda vede un accrescimento super-Eddington. Il primo caso è intuitivo: massa maggiore del buco nero e attrazione di maggior quantità di materia. Il secondo concetto è legato alla presenza di un disco asimmetrico di materia, che riuscirebbe a acquisire una quantità più elevata rispetto al limite, appunto, di Eddington. Nel secondo caso si tratterebbe, quindi, di buchi neri di massa normale ma estremamente voraci. 
 
Per rispondere, lo strumento FOCAS installato sul Subaru, telescopio giapponese, è stato dirottato a catturare gli spettri di Holmberg II X-1, Holmberg IX X-1, NGC 4559 X-7 e NGC 5204 X-1. In tutti e quattro gli ULX studiati esiste una riga di emissione di elio ionizzato, indicante gas riscaldato a decine di migliaia di gradi. L'idrogeno risulta invece più largo dell'elio, a testimoniare un effetto Doppler causato dalla velocità delle molecole di gas del disco di accrescimento. Il gas è in fuga verso l'esterno e in raffreddamento quindi, il che è compatibile con la presenza di un forte vento dal disco o dalla stella compagna.
 
Il tutto spinge, quindi, verso il secondo modello: quantità di materiale estremamente elevata che cade su un buco nero "normale" per dimensioni e conseguente vento dal disco ad incrementare il processo di luminosità fino ai livelli osservati. 
 
L'oggetto esotico della Via Lattea chiamato SS433 sarebbe proprio un esempio di questa tipologia di oggetti, con le differenze dovute essenzialmente a diverse inclinazioni. 
 

Immagini di ULX-1 e 2 in NGC 925. Credit Chandra, XMM-Newton

In NGC 925 esistono due sorgenti ultraluminose in banda X (ULXs), oggetto di diversi studi riguardanti la natura dell'emissione di questa classe di corpo celeste caratterizzata da una sorgente puntiforme milioni di volte più potente del Sole ma meno potente di una AGN. NGC 925 è un raro esempio di galassia che contiene due ULXs e si trova a 28 milioni di anni luce di distanza da noi. Le sue sorgenti sono battezzate NGC 295 ULX-1 e ULX-2 e la loro luce è stata catturata da XMM-Newton, da NuSTAR e da Chandra, scoprendo come ULX-1 sia una tra le più brillanti ULX note al tempo dello studio. Lo spettro indica la presenza di un disco ampio come sorgente di raggi X il che non supporta l'idea precedente che vedeva un buco nero intermedio come alimentatore della radiazione. NGC 925 ULX-2 resta invece ancora un mistero sebbene neanche stavolta un sistema binario con buco nero in accrescimento sia il meccanismo più probabile.


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