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Così i buchi neri sputano il gas


Recenti simulazioni dei getti generati dai buchi neri supermassicci, che risiedono nei nuclei galattici attivi, tentano di spiegare come mai alcuni appaiono così potenti, simili a fari brillanti visibili da enormi distanze cosmiche, mentre altri sono più deboli e non raggiungono mai l’alone della galassia, un problema noto come dicotomia Fanaroff-Riley. I risultati su MNRAS.


 

I buchi neri, densissime e oscure regioni dello spazio-tempo dal campo gravitazionale irresistibile, sono circondati da porzioni di spazio piuttosto turbolente: nella loro orbita ruota infatti una grande nube di materia che forma una struttura a spirale, da cui si sprigionano talvolta spettacolari getti di gas.

 Alcune di queste emissioni sono abbastanza potenti da farsi strada nel mezzo intergalattico, mentre altre sono più deboli e si estinguono prima di riuscire a raggiungere le zone più esterne della galassia.

 Come mai? A cosa è dovuta questa differenza di “spinta” dei getti di gas sprigionati dai buchi neri?

 Si tratta di un mistero a cui gli astronomi stanno cercando risposta da oltre quarant’anni, e che ora potrebbe essere risolto grazie all’approccio simulativo.

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Simulazione al computer di un gas (in giallo) che precipita in un buco nero (troppo piccolo per essere visto). Per i due getti emessi dal buco nero sono indicate anche le linee del campo magnetico.

Due ricercatori statunitensi hanno infatti messo a punto un modello che simula i getti generati dai buchi neri supermassicci, per spiegare proprio perché alcuni appaiono così potenti mentre altri sono più deboli.

I risultati, pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, affermano che il destino dei getti di gas è determinato dalle instabilità magnetiche.

 “Un getto può disgregarsi senza la presenza di perturbazioni esterne – spiega Alexander Tchekhovskoy dell’Università della California e prima firma dello studio – ma solo a causa della fisica del getto stesso. Il buco nero supermassiccio che risiede nel nucleo di queste galassie si comporta come un’oliva snocciolata che ruota attorno a un asse. Se infiliamo uno spaghetto attraverso il suo buco, a rappresentare il campo magnetico, ruotando l’oliva avvolgerà lo spaghetto. I campi magnetici ruotanti agiscono in questo modo, come una sorta di ‘trapano flessibile’ che si fa strada attraverso il gas circostante”.

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Il buco nero che risiede nel nucleo della galassia M87 ha generato un getto debole che non è stato in grado di emergere al di fuori della galassia, così come viene mostrato in questa immagine radio ottenuta nel 1989. Secondo le recenti simulazioni realizzate da Tchekhovskoy, i getti che si consumano all’interno della galassia riversano gas caldo che forma strutture a forma di gigantesche bolle riscaldando la galassia stessa. Questi getti più deboli possono far parte del meccanismo noto come black-hole feedback che periodicamente blocca il flusso di gas che alimenta il buco nero.

 La simulazione, messa a punto da Tchekhovskoy con il collega Omer Bromberg dell’Università di Princeton, mostra che quando il getto non è abbastanza potente da attraversare il gas questo “trapano magnetico” si piega e alla lunga si spezza.

 Ecco spiegato perché alcune emissioni appaiono così deboli da non riuscire a raggiungere le zone più esterne della galassia.

Questa ricerca potrebbe far luce sui processi di evoluzione galattici in senso più ampio. I getti che non riescono a sopravvivere potrebbero infatti rallentare la formazione stellare, ostacolando al tempo stesso anche il rifornimento del gas che alimenta il buco nero.

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