Agosto 17, 2022

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L’Universo: risolvere il mistero dei buchi neri supermassicci

Scienze Universo

Risolvi il mistero dei buchi neri supermassicci

È stata rilasciata la prima immagine di un buco nero nel mezzo della nostra galassia

Un team internazionale ha rilasciato la prima immagine di un buco nero supermassiccio nel cuore della nostra galassia. L’immagine è la prima prova visiva diretta di questo fenomeno al centro della Via Lattea. Il professor Reinhard Genzel, premio Nobel per la fisica, spiega cosa si può vedere in questa immagine.

I quasar sono buchi neri supermassicci con una luminosità enorme. Il modo in cui si è formato nei primi giorni dell’universo ha sconcertato gli astronomi. Ora hanno trovato una spiegazione. I gas freddi svolgono qui un ruolo importante.

BQuasi un miliardo di anni dopo il Big Bang, i primi quasar nell’universo – buchi neri supermassicci al centro delle galassie di nuova formazione – eruttarono. Ma come possono sorgere oggetti così grandi, fino a un miliardo di masse solari in così poco tempo, da un punto di vista astronomico?

Un team internazionale di ricercatori ha trovato una risposta a questa domanda con l’aiuto di simulazioni al computer: flussi di gas freddo e turbolento si condensano per formare i primi buchi neri con una massa da dieci a centomila masse solari. Gli scienziati hanno scritto che questi oggetti agiscono quindi come “semi” per la formazione di buchi neri supermassicci Sulla rivista “Natura”.

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Nel mondo di oggi, quasi ogni galassia ha un grande buco nero al centro con una massa da milioni a miliardi di volte la massa del nostro Sole. All’inizio, gli astronomi credevano che questi buchi neri supermassicci sarebbero aumentati in modo più o meno uniforme nel corso della storia cosmica. Tuttavia, questa idea dovette essere corretta quando furono scoperti molti quasar nell’universo primordiale. Sono anche buchi neri supermassicci in cui la materia scorre e si riscalda durante il processo, motivo per cui i quasar brillano più luminosi delle galassie al loro centro.

“Le simulazioni cosmiche hanno dimostrato che questi quasar possono formarsi attraverso il flusso di gas freddo”, spiega Mohammed Latif dell’Università degli Emirati Arabi Uniti e colleghi di Austria, Gran Bretagna e Canada. “Ma il prerequisito per questo è che esistono buchi neri contenenti da dieci a centomila masse solari. Finora, tuttavia, non esiste una spiegazione conclusiva per la loro formazione”.

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Vista vicino al buco nero, disegnata da April Hobart, CXC: un buco nero si trova nel mezzo di un vortice di gas caldo.  Gli studi sulla luce brillante emessa dal gas circolante spesso indicano non solo la presenza di un buco nero, ma anche possibili caratteristiche.  (Foto: Foto 12/Universal Images Group via Getty Images)

Sebbene scenari insoliti potrebbero portare alla formazione di questi “semi” di buchi neri supermassicci, raramente spiegano la frequenza dei quasar nell’universo giovane.

Latif e i suoi colleghi sono ora riusciti a utilizzare simulazioni al computer ad alta risoluzione per trovare una spiegazione per la formazione dei primi buchi neri. Come riportato dagli scienziati, l’afflusso di gas freddo nelle galassie che si formano nell’universo giovane provoca gravi turbolenze, che impediscono alle stelle di formarsi dal gas in modo normale.

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Solo quando la massa del gas freddo raccolto aumenta da 30.000 a 40.000 masse solari, la densa nuvola di gas collassa per gravità e forma un buco nero corrispondentemente grande.

Secondo Latif e colleghi, questo processo semplice e robusto garantisce che ovunque ci sia abbastanza gas per formare un quasar, inizialmente si possa formare un “seme”. Questo processo si verifica anche abbastanza frequentemente da spiegare il numero di quasar. “I primi quasar erano una conseguenza naturale della formazione di strutture nell’universo primordiale e non richiedevano ambienti esotici e finemente sintonizzati, come si pensava in precedenza”, affermano i ricercatori.

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