La missione Imaging X-Ray Polarimetry Explorer (Ixpe), sviluppata in collaborazione tra la Nasa e l’Agenzia Spaziale Italiana e lanciata a dicembre dello scorso anno da Cape Canaveral, ha osservato il suo primo buco nero in accrescimento e ci ha subito rivelato delle sorprese. Cygnus X-1 è una brillante sorgente di raggi X nella costellazione del Cigno che ospita un buco nero di massa pari a 21 volte quella solare che ruota attorno ad una stella di massa pari a circa 41 volte quella del nostro Sole. La materia emessa dalla stella e in caduta verso il buco nero incomincia a ruotare attorno ad esso, formando il così detto disco accrescimento, scaldandosi fino ad una temperatura di milioni di gradi e producendo una copiosa quantità di raggi X.
Come riportato dai risultati pubblicati oggi sulla rivista Science, Ixpe ha misurato una caratteristica peculiare dei raggi X prodotti poco prima che la materia sia inghiottita dal buco nero, ovvero la sua polarizzazione lineare. «Abbiamo investito più di vent’anni per avere occhi come quelli di Ixpe – commenta Fabio Muleri, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica e secondo autore dell’articolo pubblicato su Science – la polarizzazione ha la capacità unica di dirci come questa radiazione nasce e arriva fino a noi. In questo caso, ci ha permesso di vedere, sebbene indirettamente, cosa succede a poche migliaia di chilometri dal buco nero di Cyg X-1. C’è ancora molto da capire, ma Ixpe ci sta aiutando a farlo».
I risultati ottenuti da Ixpe indicano che vicino all’orizzonte degli eventi – ovvero la regione attorno al buco nero da cui non può fuoriuscire nulla, nemmeno la luce – si forma un plasma molto caldo che si estende parallelamente alla parte più interna del disco di accrescimento. Quest’ultima è stata misurata essere perpendicolare al getto di particelle osservato saltuariamente da queste sorgenti a distanze molto maggiori, indica un chiaro collegamento tra queste due componenti.
La missione Ixpe è stata progettata per studiare un’ampia gamma di sorgenti di raggi X estreme, tra cui stelle di neutroni in accrescimento, pulsar e pulsar wind nebulae, resti di supernova, il nostro centro galattico e nuclei galattici attivi. Utilizza specchi a raggi X fabbricati presso il Marshall Space Flight Center della Nasa, con strumentazione sul piano focale fornita da una collaborazione tra Asi, l’Istituto Nazionale di Astrofisica e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
Immagine in apertura: rappresentazione artistica di Cygnus X-1, con il buco nero al centro dell’immagine e la sua stella compagna sulla sinistra. Nuove misure pubblicate dalla rivista Science il 3 Novembre 2022 mostrano i risultati della prima osservazione di un buco nero in accrescimento effettuata dalla missione Ixpe, sviluppata in collaborazione tra la Nasa e l’Agenzia Spaziale Italiana (immagine di John Paice).