I buchi neri hanno un impatto straordinario sulla loro area circostante; quando ruotano, trascinano letteralmente il tessuto stesso dello spazio e del tempo con loro. Questo implica che nulla può rimanere fermo intorno a un buco nero in rotazione, comprese le “pietre” di cui si nutrono questi titani cosmici. Le nuvole appiattite di gas e polvere che circondano i buchi neri supermassicci sono conosciute come dischi di accrescimento. Attorno ad alcuni buchi neri supermassicci, il movimento di questi dischi rappresenta uno dei modi più efficienti di convertire l’energia nell’universo conosciuto: si traduce in energia elettromagnetica luminosa, che comunemente chiamiamo “luce”. Gli astronomi hanno osservato che i dischi di accrescimento meno luminosi oscillano come top che rallentano attorno a alcuni buchi neri. Tuttavia, non era chiaro se anche i dischi di accrescimento incredibilmente luminosi, o “ultraluminosi”, subissero analoghe oscillazioni mentre ruotano. Questo è stato l’obiettivo della ricerca condotta dall’Università di Tsukuba. “L’energia gravitazionale della materia in accrescimento viene rilasciata e una parte dell’energia liberata è convertita in energia termica, magnetica e radiante. Si ritiene quindi che appaiano forti radiazioni e getti,” hanno spiegato gli autori in un articolo pubblicato in The Astrophysical Journal. Un’illustrazione artistica delle parti interne del disco di accrescimento attorno al buco nero V404 Cygni. (Crediti immagine: ICRAR)

I buchi neri rotanti hanno partner di danza oscillanti

Si ipotizza che i buchi neri supermassicci, con masse milioni o addirittura miliardi di volte maggiori di quella del sole, risiedano al centro di tutte le grandi galassie, ma non tutti questi buchi neri sono circondati da dischi di accrescimento. Dove i dischi di accrescimento sono presenti, l’enorme gravità del buco nero centrale genera una quantità incredibile di attrito nelle nuvole appiattite, riscaldando gas e polvere e trasformando la materia in plasma. Questo causa l’illuminazione intensa dei dischi di accrescimento in regioni che gli scienziati definiscono nuclei galattici attivi (AGN). Inoltre, poiché i buchi neri sono “mangiatori disordinati”, parte del materiale nei dischi di accrescimento viene incanalato verso i poli di questi buchi neri tramite potenti campi magnetici, dove si trasformano in getti di plasma ad alta energia. Questi getti, che viaggiano a velocità prossime a quella della luce, sono accompagnati da emissioni elettromagnetiche potenti.Notizie spaziali in diretta, gli ultimi aggiornamenti sui lanci di razzi, eventi di osservazione del cielo e altro ancora! Le emissioni di questi buchi neri supermassici alimentano sorgenti considerate “quasar” qui sulla Terra. Alcune emissioni dei dischi di accrescimento e dei getti di plasma negli AGN possono essere così intense da sovrastare la luce combinata di ogni stella nella loro galassia madre. Un’animazione che mostra la comprensione degli scienziati riguardo al disco di accrescimento di un buco nero. (Crediti immagine: Jeremy Schnittman/Centro di Volo Spaziale Goddard della NASA)Il team di ricerca ha voluto verificare se i dischi di accrescimento più luminosi o “ultraluminosi” oscillano allo stesso modo dei loro controparti meno luminose. Per determinarlo, i ricercatori hanno condotto una simulazione su larga scala che ha considerato le dinamiche della radiazione elettromagnetica e la teoria della gravitazione di Albert Einstein del 1915, la relatività generale. Questo ha confermato per la prima volta che i dischi di accrescimento ultraluminosi processano effettivamente il materiale come fanno i dischi di accrescimento meno luminosi mentre vengono trascinati dai buchi neri supermassicci al loro interno. “Il gas viene principalmente espulso attorno all’asse di rotazione della parte esterna del disco piuttosto che attorno all’asse di rotazione del buco nero,” hanno scritto nel loro documento. “La precessione del disco altera la direzione di espulsione del gas nel tempo.”Il team ha anche determinato che l’oscillazione si trasferisce ai getti di plasma espulsi dai buchi neri situati al cuore dei dischi di accrescimento ultraluminosi. Ciò causerebbe cambiamenti nella direzione di questi getti e nella luce che emettono. Questo potrebbe chiarire i cambiamenti periodici di luminosità osservati negli dischi di accrescimento ultraluminosi, un aspetto che ha rappresentato un grande enigma per gli scienziati. Il team dell’Università di Tsukuba intende ora confermare che i buchi neri al centro di questi dischi di accrescimento e della ricerca sono effettivamente in rotazione. Intendono farlo effettuando un’analisi che confronta simulazioni a lungo termine con osservazioni astronomiche di questi sistemi. Questo potrebbe rafforzare la nostra comprensione di come la rotazione dei buchi neri sia cruciale nell’influenzare una varietà di fenomeni cosmici e confermare l’effetto dei buchi neri in rotazione sul tessuto stesso dello spazio e del tempo. Uno studio su questi risultati è stato pubblicato a settembre in The Astrophysical Journal.