Un viaggio nelle misteriose profondità di un buco nero



Rotazione sbalorditiva

Gli echi della luce catturati da IRAS 13224-3809 hanno permesso ad Alston e al suo team di determinare la precisa geometria del materiale che circonda il buco nero, incluse le dimensioni della sua corona dinamica a dei raggi X, che potenzia questi echi. Il team ha poi potuto utilizzare questa informazione per calcolare la massa del buco nero e la sua rotazione, due proprietà che non fluttuano nella nostra scala temporale.

Per misurare la massa e la rotazione del buco nero, dobbiamo sapere esattamente dove si trova questo gas prima di cadere nel buco nero”, dice Alston. Gli scienziati hanno utilizzato anche in passato questa tecnica per studiare i buchi neri supermassicci, ma quelle osservazioni non sono state né così lunghe, né con una fonte così variabile, come lo sono ora con l’IRAS 13224-3809.

Basandosi sulla nuova mappatura, il team ha concluso che questo buco nero supermassiccio contiene una quantità di massa pari a due milioni di soli, e vortica alla massima velocità possibile senza rompere le leggi della fisica. Bentz, che non era coinvolto nel lavoro, dice che le ampie osservazioni dell’autore rendono i risultati dello studio molto convincenti.

“Gli autori hanno portato avanti lo stesso esperimento 16 volte, il che è significativamente di più di qualsiasi altro studio precedente”, dice Bentz. “Questo li ha davvero aiutati a decifrare i pezzi che non stavano cambiando”. 

Alston e il suo team hanno anche assemblato un’immagine dinamica di come la corona a raggi X che fascia il buco nero cambi con il tempo, con l’ampiezza che subisce variazioni anche drastiche nell’arco di un solo giorno.

Semi galattici

Ogni ampia galassia nell’universo è molto probabilmente ancorata a un buco nero supermassiccio. Decifrare il modo in cui queste ancore piroettano può fornire indizi sul modo in cui queste, e le loro galassie ospiti, si sono formate ed evolute nell’età dell’universo.

“Una delle cose che non sappiamo è come si formano i buchi neri supermassicci”, dice Alston. “Quali sono i loro semi nell’universo primordiale? Gran parte dei nostri modelli attualmente indicano che i semi siano troppo piccoli, e che quindi non possano crescere abbastanza velocemente”. 

Un modo in cui le galassie possono formarsi include la presenza di tante piccole galassie che si urtano e si fondono. E mentre queste galassie si uniscono, così fanno anche i loro buchi neri centrali. Se queste collisioni sono caotiche, possono non solo contribuire a determinare una massa più grande del buco nero che ne deriva, ma anche il modo in cui vortica, spiega Alston.

Un altro modo in cui i buchi neri possono accrescersi è da un continuo flusso di gas affluenti. In quel caso, la rotazione risultante potrebbe essere più veloce, come appare quella dell’IRAS 13224-3809, anche se Alston sostiene che è troppo presto per concludere che questa particolare galassia abbia accresciuto la massa attraverso questo meccanismo.

Eventualmente, Alston e colleghi vorrebbero utilizzare la mappatura del riverbero per tracciare le rotazioni – e quindi le storie della formazione – di centinaia di buchi neri supermassicci vicini, facendo in effetti un censimento di questi oggetti.  Quindi, basandosi sull’effettiva distanza di questi buchi neri, gli scienziati possono osservare come le galassie si sono accresciute nel tempo dell’universo.  

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