Buchi neri, i getti si attivano alla stessa soglia del 2%

Buchi neri grandi milioni di volte più del Sole sembrano lanciare getti quando il loro ritmo di accrescimento scende a circa il 2% del limite di Eddington, una soglia già osservata nei buchi neri molto più piccoli. Il risultato suggerisce che alcuni meccanismi che regolano la formazione dei getti siano simili anche tra oggetti di massa enormemente diversa.

Una soglia comune per buchi neri di masse diverse

La scoperta arriva dallo studio di rare esplosioni cosmiche in cui un buco nero supermassiccio distrugge una stella. La ricerca, guidata da Adelle Goodwin, dell’International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) della Curtin University e della Forrest Research Foundation, è stata pubblicata su Nature Astronomy. Tra gli autori c’è Andrew Mummery, dell’Institute for Advanced Study di Princeton.

I ricercatori hanno confrontato buchi neri con una massa pari a circa 10 volte quella del Sole e buchi neri supermassicci che ne hanno milioni. Pur con una differenza di dimensioni così marcata, entrambi sembrano poter produrre getti nella stessa fase del processo con cui attirano e consumano materia.

«Questi buchi neri hanno masse enormemente diverse, ma sembrano attivare i getti nello stesso momento del processo di accrescimento», ha detto Goodwin. «Questo ci rivela qualcosa di fondamentale sui buchi neri: la fisica sembra non dipendere dalle loro dimensioni».

Da decenni gli astronomi ipotizzano che buchi neri di massa diversa possano seguire leggi fisiche simili. Verificare l’idea nei buchi neri supermassicci è però complicato: i cambiamenti importanti nel loro comportamento possono svilupparsi nell’arco di migliaia di anni, un periodo troppo lungo per essere seguito direttamente.

Le stelle distrutte dai buchi neri

Per aggirare il problema, Goodwin e i colleghi hanno esaminato gli eventi di distruzione mareale, che accadono quando una stella passa abbastanza vicino a un buco nero supermassiccio da essere fatta a pezzi dalla sua gravità. La materia stellare non finisce tutta nel buco nero: una parte viene attirata verso l’interno, mentre altra materia può essere espulsa in flussi e getti stretti, capaci di attraversare distanze enormi.

«Quando un buco nero fa a pezzi una stella, non la inghiotte tutta in modo ordinato», ha spiegato Goodwin. «Una parte della materia viene assorbita, mentre un’altra viene rilanciata nello spazio sotto forma di potenti getti e flussi. Si può pensare a un rutto del buco nero, solo che questi rutti possono scagliare materia a distanze enormi e influenzare le galassie circostanti».

Questi eventi permettono di osservare come cambia il tasso di accrescimento di un buco nero supermassiccio nell’arco di pochi anni, anziché attendere processi che normalmente richiederebbero millenni. Lo studio è nato anche da un interrogativo sui tempi di comparsa dei segnali radio: dopo alcuni eventi di distruzione mareale, i getti sono rilevabili quasi subito; in altri casi il buco nero resta silenzioso nelle onde radio per mesi o persino anni, prima di attivarsi all’improvviso. «Studiavamo questi eventi e ci chiedevamo perché i tempi fossero così diversi», ha detto Goodwin.

Due fasi di produzione dei getti

Il gruppo ha analizzato 20 eventi, usando osservazioni ottiche, ultraviolette, a raggi X e radio raccolte da telescopi in Australia, Stati Uniti, India, Sudafrica e nello spazio. Per 10 di questi è stato possibile modellare in modo affidabile sia il tasso di accrescimento sia i tempi dei flussi di materia rilevati nelle onde radio.

Dai dati sono emerse due fasi di produzione dei getti. La prima si verifica all’inizio, quando il buco nero consuma materia a ritmi estremamente elevati. La seconda può arrivare da centinaia a migliaia di giorni dopo la distruzione della stella, quando l’accrescimento è rallentato. I getti ritardati sono comparsi quando il tasso era sceso a circa il 2% del limite di Eddington.

Questo limite indica il punto in cui la pressione verso l’esterno esercitata dalla radiazione bilancia l’attrazione gravitazionale verso l’interno. Gli astronomi lo usano come riferimento per confrontare la rapidità con cui i buchi neri consumano materia.

«I getti ritardati comparivano quando il tasso di accrescimento del buco nero scendeva allo stesso punto critico già noto per i buchi neri molto più piccoli. È stato allora che abbiamo capito che non si trattava di una peculiarità di un solo tipo di buco nero, ma di una possibile regola valida in tutto l’Universo», ha detto Goodwin.

La soglia approssimativa del 2% era già associata alla formazione di getti nei buchi neri di massa stellare della Via Lattea. Ritrovarla nei buchi neri supermassicci indica che la transizione potrebbe dipendere dalla fisica dell’accrescimento, e non dalla massa assoluta del buco nero.

Il collegamento è emerso durante una conferenza a Madrid, dove Goodwin e Mummery hanno riconosciuto una somiglianza tra il comportamento osservato negli eventi di distruzione mareale e una transizione già documentata nei buchi neri più piccoli. Il confronto offre una possibile spiegazione dei diversi tempi di comparsa dei segnali radio: alcuni getti potrebbero formarsi durante la fase iniziale di accrescimento estremo, altri solo quando il ritmo scende alla soglia inferiore.

Lo studio non sostiene che ogni evento di distruzione mareale produca un getto nello stesso momento. Indica piuttosto il tasso di accrescimento come un possibile parametro per capire quando la formazione dei getti diventa più probabile.

Prevedere quando osservare i getti

Questa informazione potrebbe aiutare gli astronomi a scegliere quando puntare i radiotelescopi su un evento. «I radiotelescopi sono strumenti incredibilmente potenti, ma sapere quando osservare è importante quanto sapere dove guardare», ha detto Goodwin. «Se riusciamo a prevedere quando è più probabile che un buco nero lanci un getto, possiamo organizzare campagne di osservazione più mirate, sprecare meno osservazioni e aumentare le possibilità di cogliere questi eventi rari nel momento più importante».

Il tempo disponibile nei principali osservatori è limitato e molto conteso. Previsioni più precise potrebbero ridurre le osservazioni di follow-up non necessarie e aumentare le probabilità di rilevare i getti ritardati nel momento in cui si attivano.

La ricerca è rilevante anche per lo Square Kilometre Array Observatory (SKA), il cui componente a bassa frequenza è in costruzione nell’Australia Occidentale. Il governo australiano ha investito 387 milioni di dollari australiani nel progetto, il cui costo complessivo supera i 2 miliardi.

Le future campagne di osservazione del cielo dovrebbero individuare molti altri eventi di distruzione mareale. Poiché non sarà possibile seguirli tutti in modo continuativo e a ogni lunghezza d’onda, gli indicatori fisici dell’attività dei getti potranno aiutare a decidere dove concentrare le risorse. Lo studio ne propone uno: le variazioni del tasso di accrescimento potrebbero segnalare l’avvicinarsi di un getto radio ritardato.

Il valore della ricerca fondamentale

Il direttore della Forrest Research Foundation, James Arvanitakis, ha sottolineato il valore di sostenere la ricerca senza stabilire in anticipo quale debba essere il risultato. «La Forrest Research Foundation non ha finanziato una risposta già decisa: abbiamo sostenuto una ricercatrice eccezionale alle prese con una domanda difficile», ha detto. «Quella domanda ha portato a una scoperta di rilevanza internazionale. È proprio per questo che la ricerca fondamentale è importante: amplia le nostre conoscenze, migliora il modo in cui utilizziamo le grandi infrastrutture scientifiche e sviluppa competenze che vanno ben oltre l’astronomia. Il fatto che questa scoperta sia stata realizzata nell’Australia Occidentale dimostra la solidità del nostro ecosistema di ricerca e il valore di offrire alle persone più brillanti un motivo per costruirvi la propria carriera».

Lo studio, finanziato dalla Forrest Research Foundation, è intitolato «Un tasso critico universale di accrescimento per la formazione dei getti dei buchi neri». È firmato da Adelle J. Goodwin e Andrew Mummery ed è stato pubblicato il 17 settembre 2026 su Nature Astronomy (DOI: 10.1038/s41550-026-02951-1). Google Google News