Buchi neri come fontane

Immagine di Alma del gas attorno al buco nero supermassiccio nel centro della galassia del Compasso. Le distribuzioni di gas molecolare di CO e gas atomico C sono mostrate in arancione e ciano, rispettivamente. Crediti: Alma (Eso / Naoj / Nrao), Izumi et al.

Basandosi sui risultati di simulazioni al computer e sulle nuove osservazioni dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), i ricercatori hanno scoperto che gli anelli di gas che circondano i buchi neri supermassicci non sono semplici strutture a forma di donut (le zuccherose e coloratissime ciambelline che si trovano in pasticceria). In realtà, sembra che il gas espulso dal centro di questi voracissimi mostri interagisca con i gas in caduta e crei una struttura all’interno della quale persiste una circolazione dinamica, simile a quella che si verifica nelle fontane d’acqua presenti nei parchi cittadini. continua ...

La danza dei buchi neri supermassicci

Una mappa radio a 5 GHz della sorgente 3C 334, come esempio di potente sorgente radio nel cielo in cui è visibile un getto che cambia continuamente direzione (precessione), le cui caratteristiche sono spiegabili con la presenza di un sistema di buchi neri binari. Il getto si propaga dal nucleo della galassia -le sue stelle non sono visibili alle frequenze radio- a circa dieci miliardi di anni luce da noi. Da sinistra a destra, l’immagine copre cinque milioni di anni luce. Il diagramma inserito nell’immagine illustra i processi fisici nella coppia di buchi neri. I getti possono formarsi nel disco di gas intorno al buco nero e la loro direzione è legata alla rotazione del buco nero stesso, il cui asse di rotazione è mostrato con una freccia rossa. Quest’ultimo cambia direzione periodicamente a causa della presenza del secondo buco nero. Crediti: M. Krause / University of Hertfordshire continua ...

Indietro nel tempo verso nuovi buchi neri

L’immagine della simulazione di un Dcbh mostra la densità (a sinistra) e la temperatura (a destra) di una galassia che si sta formando. Le onde d’urto della supernova possono essere viste espandersi dal centro, distruggere e riscaldare la galassia. Crediti: Georgia Tech

È risaputo che i buchi neri si formano quando le stelle muoiono e parte della materia di cui erano costituite collassa in un oggetto estremamente denso dal quale nemmeno la luce può fuggire. Gli astronomi hanno però ipotizzato un altro processo che potrebbe portare alla formazione di buchi neri, che riguarda le prime fasi di formazione delle galassie. Secondo questa teoria, i buchi neri massicci potrebbero essersi formati alla nascita della galassia, ma finora nessuno è mai stato in grado di guardare sufficientemente lontano, e quindi abbastanza indietro nel tempo, da osservare le condizioni indiziali che avrebbero portato alla formazione di questi buchi neri particolari, chiamati Direct Collapse Black Holes (Dcbh): buchi neri dal collasso diretto. continua ...

Buchi neri intermedi, rari ma ci sono

L’immagine mostra i dati del telescopio spaziale Hubble (giallo-bianco) e dell’osservatorio a raggi X Chandra (viola). Crediti: X-ray: Nasa/Cxc/Unh/D.Lin et al, Optical: Nasa/Esa/Stsci

I buchi neri di massa intermedia sono rari da scovare nell’universo, ma ci sono. Di sicuro quelli supermassicci (cioè dove la massa è pari ad almeno un milione, ma anche un miliardo, di volte la massa del Sole) e quelli di massa stellare (che si formano dal collasso di stelle massicce e la cui massa corrisponde a circa 10 volte quella del Sole) vengono osservati più di frequente, e ne abbiamo parlato decine e decine di volte anche su Media Inaf. L’esistenza della categoria di mezzo (con massa tra 100 e 100 mila volte la massa del Sole) viene dibattuta da anni, ma di recente sono state trovate delle prove quasi certe. continua ...

Battito d’ali di farfalla da due buchi neri

Ngc 6240, al suo centro due buchi neri supermassicci spolverano la galassia, lasciando poco materiale per la formazione stellare. Crediti: Esa/Hubble

Conosciamo tutti l’adagio secondo cui “una farfalla che batte le ali può generare un uragano dall’altro lato del pianeta”, ma vi siete mai domandati cosa possa servire per generare il battito d’ali di una “farfalla” grande più di 30mila anni luce dall’altro lato dell’universo? Se lo sono chiesti all’Università del Colorado di Boulder, e la risposta pare essere una coppia di buchi neri supermassicci che presto si fonderanno assieme. Andiamo con ordine. continua ...

Diecimila buchi neri al centro della Via Lattea

L’immagine del centro della Via Lattea visto da Chandra con indicate nei cerchietti azzurri le fonti a raggi X.
Crediti: Nasa/Cxc/Sao/Nature/Hailey et al.

Al centro della nostra galassia si trova un buco nero supermassiccio, Sagittarius A*, per gli amici Sgr A*, un gigante da oltre 4 milioni di masse solari che governa il moto di tutta la Via Lattea. Da oltre due decadi però c’è il sospetto che non sia solo ma in buona compagnia: la zona attorno a Sgr A* è circondata da un alone di grandi quantità di gas e polveri, e dove ci sono grandi quantità di materiale non possono che formarsi stelle molto massicce. Le stesse stelle che alla fine del loro ciclo vitale possono trasformarsi in buchi neri. Migliaia e migliaia di buchi neri minori affollerebbero quindi le vicinanze dei buchi neri supermassicci al centro delle galassie, un’ipotesi senza conferme, almeno fino ad oggi. continua ...

Buchi neri al comando nella formazione stellare

Immagine composita di Centaurus A, uno dei nuclei galattici attivi più vicini alla Terra. Credit: ESO/WFI (Ottico); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetrico); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (raggi-X)

Le giovani galassie sfavillano grazie al fatto che sempre nuovi astri si accendono a ritmo sostenuto; tuttavia, a un certo punto dell’evoluzione galattica la formazione stellare rallenta, fino a cessare. Un nuovo studio, pubblicato nel primo numero del nuovo anno della rivista Nature, dimostra che a determinare quanto presto si verifichi questo smorzamento della formazione stellare è la massa del buco nero al centro della galassia. continua ...

Quei due buchi neri non erano gemelli

Rappresentazione artistica di onde gravitazionali che si propagano da buchi neri in coalescenza all’interno di una stella. Crediti: Kyoto University, Joseph M. Fedrow

Sono passati nemmeno due anni dalla conferma dell’esistenza delle onde gravitazionali. L’onda d’urto della clamorosa conferma, a quasi cento anni dalla teoria descritta da Albert Einstein, ha colpito anche la comunità di scienziati, che di fronte a un’evidenza scientifica non potevano che interrogarsi su nuove ipotesi. Ecco così che un team di ricercatori guidato da Joseph Fedrow, scienziato dell’Università di Kyoto, ha pubblicato sulla rivista Physical Review Letters i risultati di uno studio sulle possibili tipologie di buchi neri in relazione alle condizioni dell’ambiente circostante all’origine dell’onda gravitazionale rilevata dagli interferometri di Ligo nel 2015. La domanda era: come e dove si sono formati i buchi neri che hanno generato l’evento Gw 150914, quello che ha portato all’assegnazione del premio Nobel per la Fisica al team di Ligo e Virgo? continua ...

Là dove si sfalda il plasma dai buchi neri

Simulazione al computer dell’evoluzione di un getto dall’inizio (riquadri a e c) a 32600 anni (riquadri b e d). Il segmento in basso a sinistra, L0, corrisponde a una distanza di un kiloparsec. Fonte: K. N. Gourgouliatos et al., Nature Astronomy, 2017

Durante il processo di accrescimento, dai dintorni dei buchi neri supermassicci viene espulsa una parte del materiale sotto forma di violenti getti di plasma. Una coppia di getti caldi e luminosissimi, sparati a velocità relativistiche lungo l’asse di rotazione del buco nero stesso. Alcuni di questi getti sono incredibilmente stabili e collimati, al punto che è possibile continuare a vederli anche a una distanza pari a un miliardo di volte quella del raggio di fuoriuscita del getto stesso. Altri, invece, si sfaldano già entro la galassia ospite, disintegrandosi in enormi sbuffi. continua ...

Buchi neri: molto attraenti, poco magnetici

Rappresentazione artistica del disco di accrescimento del buco nero nel sistema V404 Cygni. Crediti: Gabriel Pérez, Smm (Iac)

Una delle proprietà che caratterizza i buchi neri è la loro intensa forza di attrazione gravitazionale. Entro la distanza delimitata dal loro orizzonte degli eventi, nulla sfugge loro, nemmeno la luce. Se in fatto di gravità i buchi neri sono i primi della classe, lo stesso sembra non si possa dire sui campi magnetici che si vengono a creare intorno a essi. Uno studio pubblicato nell’ultimo numero della rivista Science mostra che questi oggetti celesti hanno un campo magnetico decisamente inferiore a quanto finora atteso. Il lavoro, guidato da ricercatori dell’Università della Florida e al quale hanno partecipato Piergiorgio Casella e Matteo Bachetti dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), presenta i risultati della mappa magnetica dei dintorni del buco nero nel sistema binario V404 Cygni, che indicano valori dell’intensità del  campo magnetico fino a quattrocento volte inferiore a quelli attesi. continua ...

Photobombing, tocca a una coppia di buchi neri

Crediti: X-ray: Nasa/Cxc/Univ. of Washington/T.Dorn-Wallenstein et al.; Optical: Nasa/Esa/J. Dalcanton, et al. & R. Gendler

L’intenzione era fotografare la nostra vicina di universo, la galassia di Andromeda, conosciuta anche come M31. O meglio, farne una sorta di lastra a raggi X, visto che gli strumenti utilizzati – oltre ai telescopi Gemini-North dalle Hawaii e Palomar Transient Factory del Caltech dalla California – erano quelli a bordo del telescopio spaziale per le alte energie Chandra della Nasa. Quando però gli astronomi sono andati a guardare il risultato, ecco fare capolino, là in alto a destra, un “intruso”. E questo chi è, si sono chiesti? In prima battuta, sembrava che J0045+41 – così l’hanno chiamato – facesse parte di M31, qualunque cosa fosse. Poi però, analizzandone lo spettro, è emerso che si trovava almeno mille volte più lontano: Andromeda dista dalla Terra circa 2.5 milioni di anni luce da noi, l’intruso 2.6 miliardi. continua ...

Buchi neri primordiali e onde gravitazionali

La teoria di Einstein prevede che due buchi neri in collisione emettano onde gravitazionali, ma queste onde non sono ancora state rivelate direttamente. Nell’immagine, la rappresentazione artistica delle onde gravitazionali che si muovono attraverso lo spazio-tempo. Crediti: Nasa

Se fino a qualche anno fa le onde gravitazionali erano ancora avvolte da un alone di teoria e mistero, dalla loro prima rilevazione (il 14 settembre 2015) a oggi i ricercatori hanno fatto molta strada, fino ad arrivare alla cosiddetta era dell’astronomia gravitazionale e multimessaggero. Ma a cosa servono davvero queste increspature del “tessuto” dello spaziotempo predette da Einstein? Ce lo chiediamo tutti, e di recente una coppia di scienziati ha provato a rispondere: è possibile confermare l’esistenza (o meno) di un certo tipo di buchi neri analizzando il comportamento delle onde gravitazionali. continua ...

Buchi neri: due milioni di euro a Michela Mapelli

L’astrofisica Michela Mapelli

Si chiama Michela Mapelli, è ricercatrice all’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e full professor all’Università di Innsbruck, in Austria, e ha vinto un Consolidator Grant, cioè un finanziamento europeo di circa due milioni di euro, per la sua proposta di ricerca Demoblack dedicata allo studio della formazione di sistemi binari di buchi neri. Michela Mapelli, che ha scelto come sede per la sua attività di ricerca l’Osservatorio Astronomico di Padova dell’Inaf, è una dei 329 ricercatori d’eccellenza, tra cui 33 italiani – 14 ospitati in Italia, 19 all’estero – selezionati, fra oltre 2500, in tutta Europa dal Consiglio Europeo per le Ricerche (Erc). Il finanziamento, parte del programma europeo di ricerca e innovazione Horizon 2020, vale in totale 630 milioni di euro darà ai vincitori e ai team che formeranno un’occasione per svolgere progetti con impatto su vasta scala in ambito scientifico e non solo. continua ...

Così s’illuminano i getti dei buchi neri

In questo schema, le strutture in gioco osservate (buco nero, disco d’accrescimento, getto e stella compagna) e il dettaglio delle parti studiate da Nustar e dallo strumento UltraCam del William Herscel Telescope.

V404 Cygni è uno dei buchi neri conosciuti più vicini alla Terra (8000 anni luce da noi) e si è acceso nel giugno 2015 dopo più di 25 anni di quiescenza. Come tutti i buchi neri, anche questo è famoso per la voracità con cui “ingurgita” il materiale che gravita attorno a esso nel caos dell’ambiente circostante. Nel processo di accrescimento del buco nero, una piccola porzione di materiale viene espulso violentemente a velocità prossime a quella della luce in potenti e luminosi getti di plasma caldo, che formano due colonne lungo l’asse di rotazione del buco nero. Ma come si forma questo getto? continua ...