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Le emissioni di raggi X a getto del buco nero fluttuano in modo imprevedibile, sollevando interrogativi sul modello di accelerazione delle particelle prevalente

Recentemente è stato scoperto che i getti dei buchi neri emettono raggi X e non si sa come accelerino le particelle a uno stato di energia così elevata. Uno dei modelli più popolari di come gli aerei producono raggi X prevede che le emissioni di raggi X degli aerei rimarranno costanti per tempi molto lunghi (milioni di anni). Anche se un nuovo studio sembra confutare questa teoria.

Il nuovo studio indica che le emissioni di raggi X di un numero statisticamente significativo di velivoli sono variate in pochi anni.

Gli scienziati sono entusiasti di questa discrepanza perché ci sono due modelli molto diversi ma fondamentali. Spiega l’aspetto dei raggi X in questi getti. Un modello utilizza elettroni a bassissima energia, mentre l’altro utilizza elettroni ad altissima energia. Uno di questi modelli, in particolare, non è compatibile con alcuna differenza.

Qui, gli scienziati hanno analizzato i dati d’archivio dell’Osservatorio a raggi X Chandra. Hanno esaminato 155 siti distinti all’interno di 53 getti di buchi neri, o quasi tutti i getti di buchi neri per i quali Chandra aveva più osservazioni.

L’autrice principale Elaine Meyer, astronoma dell’Università del Maryland, nella contea di Baltimora, ha dichiarato: “Rilevare una varianza relativamente frequente su scale temporali così brevi” è rivoluzionario nel contesto di questi velivoli perché non era affatto previsto. “

L’ipotesi più semplice su come i getti generano raggi X presuppone che l’accelerazione delle particelle avvenga al centro galattico nel “motore” del buco nero che aziona il getto e che le emissioni di raggi X siano sempre stabili. L’ultimo studio ha rilevato rapide variazioni nelle emissioni di raggi X lungo i piani. Ciò indica che l’accelerazione delle particelle si verifica lungo il getto, che è molto lontano dal punto in cui il getto è partito per la prima volta dal buco nero.

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I risultati hanno anche indicato che i getti più vicini alla Terra hanno mostrato una maggiore variabilità rispetto a quelli a grandi distanze. Questi oggetti finali sono così lontani che quando la loro luce entra in un telescopio, è come se si guardasse indietro nel tempo. Meyer può capire perché gli aerei più vecchi sono meno variabili. I ricercatori ritengono che in precedenza nella storia dell’universo, l’universo fosse più piccolo e la radiazione ambientale fosse più elevata, il che potrebbe aumentare la stabilità dei raggi X nei getti.

Mayer dice, “È stato quasi un miracolo estrarre questa scoperta dai dati perché le osservazioni non erano progettate per rilevarla”.

L’analisi del team indica che tra il 30 e il 100 percento degli aerei nello studio ha mostrato variabilità su scale temporali brevi.

Le nuove scoperte minano seriamente una delle ipotesi principali per la creazione di raggi X nei getti di buchi neri e Meyer spera che la pubblicazione possa ispirare ulteriori ricerche.

Riferimento rivista:

  1. Meyer ET, Sheik A, Tang Y, et al. I getti di raggi X extragalattici fluttuano sulla scala kiloparsec. Nat Astron (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-01983-1