UN Università nordoccidentalestudio condotto e supportato dal Fondazione nazionale per la scienza degli Stati Uniti sta cambiando il modo in cui gli astrofisici comprendono le abitudini alimentari dei buchi neri supermassicci.
I buchi neri mangiano più velocemente di quanto precedentemente previsto. Una nuova scoperta potrebbe spiegare perché i quasar si illuminano e svaniscono così rapidamente. Credito immagine: A. Tchekhovskoy/Nick Kaaz/Northwestern University
Mentre i ricercatori precedenti avevano ipotizzato che i buchi neri si alimentassero lentamente, nuove simulazioni indicano che i buchi neri consumano molto più velocemente di quanto suggerisca la comprensione convenzionale.
Lo studio è pubblicato in Il diario astrofisico.
Secondo le simulazioni 3D ad alta risoluzione, i buchi neri rotanti stravolgono lo spazio-tempo circostante, squarciando infine il violento vortice di gas, o disco di accrescimento, che li circonda e li alimenta. Ciò provoca la suddivisione del disco in sottodischi interni ed esterni.
I buchi neri divorano prima l’anello interno. Quindi, i detriti del sottodisco esterno si riversano verso l’interno per riempire lo spazio lasciato dall’anello interno completamente consumato e il processo di alimentazione si ripete.
In questa illustrazione, un disco di gas caldo ruota attorno a un buco nero. Il flusso di gas che si estende verso destra è ciò che resta di una stella distrutta dal buco nero. Una nuvola di plasma caldo (atomi di gas a cui sono stati strappati gli elettroni) sopra il buco nero è nota come corona. Credito immagine: NASA/JPL-Caltech
Un ciclo del processo “mangia-riempi-mangia” che si ripete all’infinito richiede solo pochi mesi: un lasso di tempo incredibilmente veloce rispetto alle centinaia di anni proposti dai ricercatori in precedenza.
La nuova scoperta potrebbe aiutare a spiegare il comportamento drammatico di alcuni degli oggetti più luminosi nel cielo notturno, compresi i quasar, che si accendono improvvisamente e poi svaniscono senza spiegazione.
“La teoria classica del disco di accrescimento prevede che il disco si evolva lentamente”, ha affermato Nick Kaaz della Northwestern, che ha guidato lo studio.
“Ma alcuni quasar, che risultano dai buchi neri che mangiano gas dai loro dischi di accrescimento, sembrano cambiare drasticamente su scale temporali di mesi o anni. Sembra che la parte interna del disco, da cui proviene la maggior parte della luce, venga distrutta e poi reintegrata”.
Secondo il coautore dell’articolo Alexander Tchekhovskoy, i dischi di accrescimento che circondano i buchi neri sono oggetti fisicamente complicati, il che li rende incredibilmente difficili da modellare. La teoria convenzionale ha faticato a spiegare perché questi dischi brillano così intensamente e poi improvvisamente si attenuano, a volte fino al punto di scomparire completamente.
Precedenti ricercatori avevano erroneamente supposto che i dischi di accrescimento fossero relativamente ordinati. In questi modelli, gas e particelle turbinano attorno al buco nero, sullo stesso piano del buco nero e nella stessa direzione di rotazione del buco nero. Quindi, su una scala temporale compresa tra centinaia e centinaia di migliaia di anni, le particelle di gas si muovono gradualmente a spirale nel buco nero per alimentarlo.
La simulazione dei ricercatori, una delle simulazioni di dischi di accrescimento a più alta risoluzione fino ad oggi, indica che le regioni che circondano il buco nero sono luoghi molto più disordinati e turbolenti di quanto si pensasse in precedenza.
Fonte: NSF
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