Un incontro ravvicinato con un buco nero supermassiccio non significa necessariamente la fine di una stella. Alcune possono infatti sopravvivere al primo passaggio, tornare periodicamente vicino al buco nero e perdere ogni volta una parte della propria materia. È il comportamento dei cosiddetti eventi di distruzione mareale parziale ripetuti, un fenomeno raro che gli astronomi stanno cercando di comprendere meglio.
Una nuova ricerca, diffusa da Syracuse University, propone una possibile spiegazione per uno degli aspetti più curiosi osservati in questi sistemi: in alcuni casi, i lampi di luce prodotti dalla stella diventano progressivamente più deboli a ogni nuovo incontro con il buco nero.
Quando una stella non viene distrutta completamente
I buchi neri supermassicci, che possono avere una massa pari a milioni o miliardi di volte quella del Sole, esercitano una forza gravitazionale enorme. Quando una stella passa abbastanza vicino, la differenza di attrazione gravitazionale tra il lato più vicino e quello più lontano può deformarla e strapparle via parte della materia.
Se il passaggio è sufficientemente ravvicinato, ma non tanto da distruggere completamente la stella, il nucleo può rimanere intatto. La stella può quindi continuare la propria orbita e tornare vicino al buco nero dopo mesi o anni, subendo un nuovo incontro. A ogni passaggio può perdere altro materiale, producendo un nuovo lampo osservabile.
Questi fenomeni sono particolarmente interessanti perché consentono agli astronomi di osservare più volte l'interazione tra la stessa stella e lo stesso buco nero, invece di assistere a un unico evento catastrofico.
Il mistero dei lampi sempre più deboli
Il problema che i ricercatori hanno cercato di spiegare riguarda proprio la luminosità. In diversi sistemi osservati, i lampi prodotti durante gli incontri successivi diventano progressivamente meno intensi.
A prima vista potrebbe sembrare una conseguenza naturale della perdita di materia: se la stella perde sempre meno materiale, dovrebbe produrre anche meno luce. Le simulazioni precedenti, tuttavia, non riuscivano a riprodurre completamente questo comportamento.
Anche quando la quantità di materia strappata diminuiva, la luminosità massima prevista rimaneva relativamente simile.
Il nuovo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, introduce nella spiegazione un elemento finora sottovalutato: la velocità di rotazione della stella.
La rotazione potrebbe essere la chiave
Secondo le simulazioni realizzate da Ananya Bandopadhyay, Benjamin Amend, Eric Coughlin e collaboratori, una stella che ruota già molto velocemente prima del primo incontro con il buco nero potrebbe comportarsi in modo diverso rispetto a una stella che inizia a ruotare più lentamente.
Le forze mareali esercitate dal buco nero non si limitano infatti a sottrarre materia. Possono anche trasferire momento angolare alla stella, ovvero modificarne la rotazione facendola girare più rapidamente dopo ogni passaggio.
Se la stella inizialmente ruota già a grande velocità, questo aumento può essere più limitato. Di conseguenza, il materiale strappato via può impiegare tempi diversi per ricadere verso il buco nero. Nello scenario modellato dai ricercatori, la quantità di materia che ritorna diminuisce progressivamente e con essa può diminuire anche la luminosità del lampo.
In questo modo, la rotazione iniziale della stella potrebbe contribuire a spiegare un comportamento che finora era difficile riprodurre attraverso i modelli.
Da dove arriva una stella così veloce?
La ricerca apre però un'altra domanda: perché una stella dovrebbe già ruotare così rapidamente prima di essere catturata da un buco nero supermassiccio?
Gli autori indicano una possibile risposta nel cosiddetto meccanismo di Hills, un processo nel quale un sistema composto da due stelle passa vicino a un buco nero supermassiccio e viene separato dalla sua enorme forza gravitazionale.
Una delle due stelle può essere espulsa, mentre l'altra viene catturata dal buco nero e rimane in orbita attorno ad esso. Se le due stelle originariamente formavano una coppia molto stretta, la loro interazione potrebbe aver portato la stella successivamente catturata a ruotare molto velocemente.
La stessa dinamica potrebbe quindi aiutare a spiegare due caratteristiche apparentemente difficili da collegare: l'orbita molto stretta della stella e la sua elevata velocità di rotazione.
Un fenomeno che potrebbe riguardare anche la nostra galassia
La ricerca non riguarda soltanto sistemi lontanissimi. Gli studiosi ipotizzano che meccanismi simili possano avere avuto un ruolo anche nella presenza di alcune stelle che oggi orbitano attorno a Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea.
Si tratta comunque di un'interpretazione teorica: il lavoro non significa che sia stata osservata direttamente una stella del centro della nostra galassia mentre affronta ripetutamente un passaggio di questo tipo.
La ricerca aggiunge però un altro nuovo elemento alla comprensione di questi sistemi estremi. Le stelle che sembrano destinate a essere distrutte possono, in alcuni casi, continuare a orbitare attorno al loro gigantesco interlocutore cosmico, perdendo lentamente materia e lasciando dietro di sé una serie di lampi sempre più deboli.
È proprio questa possibilità di osservare nel tempo una stella mentre viene progressivamente modificata dalla gravità di un buco nero, senza essere distrutta al primo incontro, a rendere questi eventi particolarmente preziosi per gli astronomi.
