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Buchi neri: Scienziati determinano la vera causa della loro crescita

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La causa della crescita dei buchi neri

Capire la causa che spinge la crescita dei Buchi neri è stato lo scopo di questi ultimi anni da arte di molti scienziati e ricercatori. Gli scienziati del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, e della Black Hole Initiative (BHI), hanno fatto luce su come i buchi neri crescono nel tempo sviluppando un nuovo modello in grado di prevedere se la crescita per accrescimento o per fusione è dominante, secondo i risultati di uno studio presentato oggi al 236° incontro virtuale dell’American Astronomical Society e pubblicato contemporaneamente su The Astrophysical Journal.

Il Dr. Avi Loeb, Frank B. Baird Jr. Professore di Scienze ad Harvard, e il Dr. Fabio Pacucci, astrofisico e BHI & Clay Fellow del CfA, hanno sviluppato un modello teorico per determinare il canale principale per la crescita dei buchi neri. Il modello è valido dall’universo locale fino al redshift 10, o più o meno da oggi fino a circa 13 miliardi di anni fa.

buchi neri

Lo studio suggerisce che il canale principale di crescita dipende dalla massa del buco nero. Nell’universo vicino i piccoli buchi neri crescono soprattutto per accrescimento, mentre i buchi neri molto grandi crescono soprattutto per fusione. Nell’universo molto lontano c’è un’inversione di tendenza: i piccoli buchi neri crescono principalmente per fusione, mentre i grandi buchi neri per accrescimento.

“I buchi neri possono crescere in due modi. Possono accumulare massa dallo spazio che li circonda o possono fondersi l’uno con l’altro, formando un altro enorme buco nero”, ha detto Pacucci. “Attualmente crediamo che i primi buchi neri abbiano iniziato a formarsi all’incirca con la prima popolazione di stelle, oltre 13,5 miliardi di anni fa”. La domanda è: come hanno fatto questi “semi” a crescere fino a formare la vastissima popolazione di buchi neri che gli scienziati ora rilevano nell’universo, da quelli piccoli fino ai mostri molto grandi che osserviamo brillare dall’altra parte del cosmo? Loeb ha aggiunto: “Possiamo limitare la loro storia non solo rilevando la luce, ma anche attraverso le onde gravitazionali, le increspature nello spazio-tempo che le loro fusioni producono”.

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Secondo studi precedenti, si prevede che i buchi neri che crescono principalmente per accrescimento ruotino molto più velocemente sui loro assi rispetto a quelli che crescono principalmente attraverso le fusioni. “Poiché la velocità di rotazione, o rotazione, influisce fondamentalmente sul modo in cui la regione intorno a un buco nero brilla, lo studio delle principali modalità di crescita dei buchi neri ci aiuta a fornire un quadro più chiaro di quanto possano essere luminose queste sorgenti. Sappiamo già che la materia cade verso l’orizzonte degli eventi dei buchi neri e, man mano che si accelera, si riscalda anche, e questo gas inizia ad emettere radiazioni”, ha detto Pacucci. “Più la materia si accumula in un buco nero, più sarà luminosa; ecco perché siamo in grado di osservare oggetti lontani come i buchi neri supermassicci. Sono un miliardo di volte più massicci del sole, e sono in grado di emettere enormi quantità di radiazioni, così possiamo osservarli anche da miliardi di anni luce di distanza”. Loeb ha inoltre affermato che anche se il loro ambiente è privo di gas, “i buchi neri possono crescere in massa attraverso le fusioni delle galassie”.

I buchi neri, e la loro crescita, sembrano giocare un ruolo chiave nell’evoluzione delle galassie. “Crediamo che ogni galassia contenga un enorme buco nero al suo centro, che regola la formazione delle stelle nel loro ospite”, ha detto Pacucci. “Comprendere come i buchi neri si sono formati, sono cresciuti e coevoluti con le galassie è fondamentale per la nostra comprensione e conoscenza dell’universo, e con questo studio abbiamo un altro pezzo del puzzle”.

La prossima generazione di osservatori spaziali a raggi X e di onde gravitazionali, tra cui Lynx, Athena, AXIS e LISA – l’antenna spaziale interferometrica laser – sarà in grado di rilevare la maggior parte dei buchi neri indagati in questo lavoro, fino al primissimo universo. Le osservazioni future metteranno alla prova il nuovo modello e, in ultima analisi, amplieranno le conoscenze scientifiche della popolazione dei buchi neri in tutto il tempo cosmico.

“Abbiamo già testato il nostro modello con i dati dei buchi neri vicini, ottenendo risultati molto incoraggianti”, ha detto Pacucci. “Il nostro obiettivo in questo studio era quello di fornire alla comunità scientifica una teoria che descriva come i buchi neri possano essere cresciuti durante l’evoluzione dell’universo. Ciò informerà le decisioni riguardanti le strategie di osservazione con i futuri telescopi spaziali, oltre a gettare le basi per modelli che descrivono altri aspetti dell’evoluzione dell’universo”.

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Anche Loeb è ottimista sul futuro: “Troviamo ‘bambini’ sorprendentemente grandi nei nidi cosmici dei buchi neri, ma nei prossimi decenni scopriremo chi erano i loro genitori”.

A cura di Notiziepress

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