11/10/13

La grande saggezza dei buchi neri galattici **

immagine artistica buco nero Via Lattea
Una visione artistica del nostro buco nero galattico (Chandra team)

Due ricerche svolte recentemente hanno portato a risultati estremamente simili, che già si erano ventilati precedentemente. I buchi neri non sono divoratori ingordi, ma sanno stare a dieta e rifiutano banchetti troppo abbondanti. Pensano solo a se stessi e alla loro “linea”? Assolutamente no, la vera ragione è un’altra, ben più importante e generale.

Cominciamo con il solito Chandra e i suoi fantastici occhiali a raggi X. L’oggetto delle sue osservazioni è stata la ben nota sorgente Sagittarius A*, lontana 26 000 anni luce dalla Terra, dove si nasconde il buco nero centrale della nostra galassia.

Pochi si aspettavano il risultato ottenuto: solo l’un per cento del materiale che sembra destinato a finire all’interno del drago famelico finisce veramente nelle sue fauci ingorde. Il drago mangia ben poco di quello che gli viene offerto. Il cibo non si avvicina nemmeno troppo alle sue labbra (ossia all’orizzonte degli eventi) e viene scaraventato quasi tutto via. Un gigante che sa stare a dieta o un bambinone troppo viziato? Forse entrambe le cose, oppure una creatura che sa benissimo come fare per vivere e far vivere, in completa armonia con ciò che lo circonda.

Come ha fatto Chandra ad accorgersi di queste abitudini alimentari? Presto detto. Se il cibo gassoso arrivasse ai bordi dell’orizzonte degli eventi inizierebbe a emettere violentemente nei raggi X, proprio quelli che Chandra riesce a vedere molto bene. Un pranzo luculliano, infatti, prima di finire nelle fauci, dovrebbe inviare una grande quantità di segnali X. Invece, Chandra ne rivela solo una flebile emissione. E lui su queste cose non sbaglia mai!

il buco nero galattico nei raggi X
Il buco nero supermassiccio denominato Sagittarius A* nel cuore della Via Lattea, ripreso da Chandra nell’X (azzurro). Fonte: X-ray: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI

E’ solo il nostro buco nero ad avere queste restrizioni alimentari? Probabilmente no (QUI è stato osservato un buco nero nell’esatto momento in cui si è messo a dieta), ma esso è l’unico a poter essere controllato così da vicino. Chandra ha realmente assistito alla caduta del materiale gassoso emesso dalle stelle vicine, mentre stava scivolando verso il buco nero, ma il gas era troppo caldo e la temperatura troppo elevata. Come conseguenza, non perdeva sufficientemente momento angolare per piombare nel luogo senza ritorno. La maggior parte di esso fuggiva e scappava lontano. Probabilmente, questa è una caratteristica di buchi neri tranquilli come il nostro. Infatti, i quasar producono ben altro livello di radiazioni X, dato che hanno a disposizione gas decisamente più freddo e denso a loro disposizione. Non è solo questione di dieta, ma anche di qualità del cibo!

Per completare la ricerca di Chandra e allargare la visione dei fenomeni che avvengono attorno ai buchi neri, sia di cattura definitiva che di fuga violenta, è stato necessario fare uso di strumentazione diversa, ossia dei radio telescopi, che permettono una ben più raffinata separazione angolare. Ricordate chi comanda la raffinatezza della visione dell’Universo? Solo e soltanto il diametro dello strumento (non sarebbe male andare a ripassare quanto detto QUI). I radio telescopi sono gli unici che possono formare strumenti con diametri “virtuali” di migliaia di chilometri. Attraverso una stretta collaborazione tra Europa e USA è stato predisposto un gigantesco rivelatore che era composto dal VLBA (che va dalle Hawaii alle isole Vergini), dal VLA del Nuovo Messico e da  telescopi posti in Germania, Olanda e Svezia.

L’oggetto studiato è una galassia “giovane” e attiva (4C12.50, a circa un miliardo e mezzo di anni luce da noi), scelta proprio perché è in uno stadio in cui il motore del buco nero sta sparando getti di materia verso lo spazio circostante. Questi getti viaggiano a velocità di poco inferiore a quella della luce. Forse sono proprio loro che limitano un pranzo troppo abbondante.

In realtà, le galassie, secondo le teorie evolutive correnti, dovrebbero essere più massicce di quanto si osserva in realtà e avere un numero ben maggiore di stelle al loro interno. Deve esserci un meccanismo che le fa dimagrire e che limita le nascite. Qualcosa di molto simile a quanto visto, in piccolo, nella nostra galassia attraverso le osservazioni di Chandra. I due studi sono quindi profondamente collegati tra loro, anche se basati su processi e su scale diversi. Mi sembrava più che giusto presentarveli assieme per offrire una visione più ampia possibile.

La situazione dovrebbe essere questa: le stelle che stanno formandosi vicine al buco nero espellono grandi quantità di gas attraverso il loro vento stellare, ma questo viene spazzato via attraverso i getti potentissimi del buco nero. La conclusione è un blocco delle nascite e una dispersione di massa. Le osservazioni radio mostrano proprio nubi di gas freddo che si allontanano dal centro della galassia, trascinati dai getti del “drago”, che sta però assumendo un comportamento molto più benevolo e saggio di ciò che normalmente si pensa.

Andando ancora più nei dettagli, ecco ciò che capita: il gas stellare cade verso il buco nero e forma un disco di accrescimento  attorno a lui, come ormai sappiamo molto bene. Esso tenderebbe, prima o poi, a cadere dentro all’orizzonte degli eventi. Tuttavia, i getti polari che si manifestano proprio grazie ai meccanismi che avvengono nella parte più interne del disco (guidati anche dal campo magnetico), riescono a disperdere il gas che si sta accumulando attorno a loro. Un perfetto auto controllo. Lo stesso materiale che cade inserisce un meccanismo di protezione che lo disperde attraverso i getti che scaturiscono dai poli del buco nero. Un gran lavoro di equipe, diretto magistralmente dal buco nero.

Bisognerebbe avere una prova osservativa di tutto ciò. Il grande radio telescopio virtuale ce l’ha fornita su un piatto d’argento. Alle estremità di entrambi i getti sono stati visti ammassi di gas spinti verso l’esterno con velocità dell’ordine dei mille chilometri al secondo. Una di queste nubi contiene più di 16 000 volte la massa del Sole, mentre un’altra è veramente gigantesca: ben 140 000 stelle massicce come la nostra. Quest’ultima ha dimensioni di 160 x 190 anni luce. Niente male, eh?!

getto galattico
L’ immagine radiotelescopica della galassia 4C12.50. L’inserto mostra il dettaglio della nuvola di gas (in giallo), posta alla fine del getto superveloce. Fonte: Morganti et al., NRAO/AUI/NSF

In poche parole, è stato dimostrata la forte interazione tra i getti dei buchi neri e le dense nubi interstellari. Il processo permette a un buco nero attivo di espellere dalla sua stessa galassia gas potenzialmente utile alla formazione stellare. Un controllo delle nascite e una dieta per lui stesso. Si è anche visto che i getti molto stretti riescono ad allungare e a deformare le nubi di gas ben oltre ìil loro apparente limitato spazio d’azione. Il fenomeno a cui si è assistito non è casuale, ma si ripete quasi periodicamente: e’ come se il buco nero agisse solo di tanto in tanto e solo quando ce n’è veramente bisogno.

Cari amici, possiamo continuare a pensare che ciò che avviene nell’Universo sia frutto di casi evolutivi e non di strategie perfettamente premeditate e studiate. Non fatemi dire cose assurde, ma sicuramente è difficile non pensare a una specie di “intelligenza” cosmica. Io, almeno, faccio sempre più fatica a considerare i corpi celesti come delle semplici “cose”… Capite perché mi arrabbio quando gli si dà solo un’importanza estetica e parziale?

Tanto per completare il quadro, nel luglio scorso il fantastico ALMA ha annunciato di aver osservato un’enorme nube di gas freddo espulsa da una galassia vicina (NGC 253) a seguito di un intenso episodio di nascita stellare. In poche parole, il buco nero è subito passato all’azione per interrompere una nascita che stava diventando incontrollata.

Fatemi concludere con una specie di favola per i più piccoli. Le stelle non vedono l’ora di nascere e lo possono fare avendo a disposizione enormi quantità di gas freddo. Come tutti i bambini, però, non riescono a limitarsi e …, quando il gioco è divertente, chi li ferma più? Ci vuole un adulto saggio e consapevole per frenarne l’entusiasmo, un buon vecchio buco nero, sapiente e riflessivo. Sa perfettamente quando deve  interrompere il gioco, ma lo fa sfruttando le stesse esagerazioni dei bimbi. Nella loro foga mandano verso di lui ciò che sarebbe la fonte di nuovi e impetuosi giochi. Il buco nero non fa altro che attivare la sua macchina potentissima e con un paio di sbuffi ben dosati allontana la materia prima del gioco futuro. Le nuove stelle potranno evolversi tranquillamente, acquistare saggezza ed equilibrio finché non riusciranno a innescare nuove nascite. Il buco nero, comunque, vigila sempre attento.

Sappiamo, però, che lo stesso buco nero, quando reputa che vi siano troppo poche nascite, sa anche “sbuffare”, comprimere e addensare gas inerte e innescare la formazione di nuove generazioni stellari. E’ lui stesso che fa iniziare il gioco. Durezza quando è necessario, ma anche tanta gentilezza e comprensione

Noi uomini non siamo ancora capaci, malgrado la nostra intelligenza, di ottenere questo giusto equilibrio nel nostro piccolo mondo. Probabilmente sarà perché non abbiamo ancora molta esperienza o non impariamo abbastanza da ciò che avviene nel Cosmo. Una prova in più che non basta ammirarlo o guardarlo, ma che bisogna capirlo e imparare da lui!

Cari vecchi, simpatici e potenti buchi neri.

I due articoli originali si possono scaricare QUI e QUI, ma sono entrambi a pagamento.

 

NEWS!! All'interno dei getti dei buchi neri sono state scoperte stelle neonate che probabilmente saranno lanciate nel vuoto intergalattico (forse QUESTA potrebbe essere una di loro)

26 commenti

  1. gabriel

    Salve Vincenzo, volevo domandarle se in qualche articolo ha già spiegato questa relazione" Chandra ha realmente assistito alla caduta del materiale gassoso emesso dalle stelle vicine, mentre stava scivolando verso il buco nero, ma il gas era troppo caldo e la temperatura troppo elevata. Come conseguenza, non perdeva sufficientemente momento angolare per piombare nel luogo senza ritorno. La maggior parte di esso fuggiva e scappava lontano." Avrei un'altra domanda.
    Un buco nero può essere circondato da una enorme quantità di materiale che gli ruota intorno attratta dalla forza di gravità di quello. questo materiale gira più  velocemente nella fascia interna rispetto a quella esterna e di conseguenza più moto più temperatura, giusto?il gas emesso dalle stelle è quindi notevolmente più caldo di quello che ruota molto vicino all'orizzonte, più precisamente intorno ai poli dal quale vi è l'espulsione di materia?  Mi perdoni la confusione
     
     

  2. gabriel

    Faccio una piccola aggiunta, Il gas emesso dalle stesse non si uniforma alla temperatura della  materia che già orbita attorno al buco nero?

  3. gabriel

    stesse = stelle

  4. caro gabrirel,

    non so se ho capito perfettamente i tuoi dubbi...

    Dunque, il fatto che il gas sia più freddo facilita la sua caduta verso il buco nero, dato che ha meno energia cinetica.

    La seconda parte vuole riferisi al fatto che più il gas si avvicina e più si scalda? Questo è senz'altro vero, ma ormai non può più scappare e libera energia che ai poli (grazie anche al campo magnetico) da luogo ai celebri getti. Non vedo tanto cosa colleghi la temperatura del gas emesso dalle stelle e quello più vicino al buco nero...

     

  5. gabriel

    Vincenzo la mia confusione probabilmente nasce dal fatto che pensavo che la materia in rotazione fosse più calda del gas stellare che scappa. In sostanza se non ho capito male, la temperatura dei gas stellari è così alta che non si inseriscono nel disco di materia ma vengono spazzati via?

  6. gabriel

    caro Vincenzo ho riletto l'articolo per la quinta volta e penso di essermi chiarito, grazie per la pazienza. se ho compreso bene il gas stellare si inserisce nel disco e inizia a ruotare spostandosi piano piano verso i poli dove la sua troppo alta temperatura gli permette di essere sparato via  dai getti di energia? mi fa male la testa :wink:

  7. caro Gabriel,

    direi che siamo sulla buona strada!

    Il gas espulso dalle stelle viene lentamente incanalato verso il buco nero e quindi la sua temperatura è abbastanza ininfluente se  entra nel vortice del buco nero. Una volta che è dentro al frullatore inizia a riscaldarsi veramente e prima di cadere può essere trascinato dal campo magnetico verso i poli dove viene sparato ad altissima velocità.

    Tuttavia, la temperatura del gas nei dintorni del buco nero determina la sua possibilità di essere catturato e trascinato nel vortice. Sono fenomeni non contemporanei e variano di molto a seconda dei molti parametri in gioco. Se è troppo caldo viene sbattuto via, se è più freddo viene catturato e inizia a cadere e poi il vortice inizia a comandare i giochi.

    Penso di avere già scritto varie volte sui dischi di accrescimento (ancora non del tutto compresi dagloi stessi astrofisici... non preoccuparti). Puoi cercare sotto le voci: getti, buchi neri galattici, dischi di accrescimento e cose del genere...

    In realtà, hai ragione. Dovrei mettere un po' di ordine negli articoli scritti finora (sono tanti...). Appena ho tempo, prometto che lo farò...

     

  8. Il corvo

    Caro enzo mi viene una domanda curiosa da farti:
     Se il buco nero "tranquillo" della nostra Via lattea espelle e quindi non divora tutto il gas della stella che ha la sfortuna di capitagli tra le fauci, questo gas riscaldato e poi una volta espulso e raffreddato può dare avvio a nubi di gas molecolari cioè a gas con all'interno aminoacidi essenziali alla vita?
    Ciao a tutti! 

  9. caro Corvo,

    direi che il gas che viene diffuso tutt'attorno è lo stesso gas che aveva espulso la stella. Il buco nero o la circolazione attorno a lui non aiuta granchè a fare sintesi chimica. Torna solo in circolo e ovviamente contribuisce a nubi molecolari, magari incitando a formazione stellare. I composti organici si formano indipendentemente dalla momentanea cattura (anzi, magari distrugge più che costruire...). I buchi neri regolano la vita delle galassie, ma non la vita biologica. Almeno per quanto se ne sa oggi.

     

  10. alexander

    anche se non descrive bene i neccanismi in gioco l'articolo mi e' venuto in mente l'effetto che si produce sparando l'acqua di un idrante verso il buco di scolo di una doccia, una piccolissima parte finirebbe nel buco e il resto schizzerebbe via...

  11. non male Alexander... non male!

    L'unica differenza è che qui l'acqua fugge via dopo aver girato attorno al buco di scolo (a distanza di sicurezza). Ma, in realtà, forse hai ragione: se scegli bene l'angolo con cui indirizzare l'acqua e la forza si ottiene qualcosa del genere... Ho degli ottimi collaboratori divulgatori!!! :-P

    P.S.: tra poco uscirà un articolo proprio vicino al tuo paragone...

     

  12. manuela

    Caro Enzo, come si può NON pensare che un'intelligenza sia all'opera e che l'intelligenza sia il cosmo stesso nel suo insieme come unico organismo? per fare un paragone magari non proprio azzeccato ma che aiuta, si potrebbe pensare questo: un uomo è un organismo intelligente nel suo insieme, anche se i suoi polmoni, le sue unghie, le sue cellule "sembrano" entità uniche, separate e non intelligenti in sè e , per certi versi ognuna irripetibile, però comunque ognuna é contemporaneamente l'intero organismo intelligente, sempre e tutte e l'organismo si comporta intelligentemente anche quando non pensa di farlo (quando rspira, quando dorme, quando fa circolare il sangue... non deve pensarlo ma lo fa intelligentemente). Forse l'universo è un'intelligenza che pensa sè stessa e gli uomini non dovrebbero pensare di essere qualcosa "altro" dall'universo che indaga l'universo. Scusa l'o.t e il delirio, so che, oltre che rigoroso sei anche tollerante (contieni in te il tutto: una cosa e anche il suo contrario..) :mrgreen:

  13. cara Manu,

    come non darti ragione? L'Universo come un'unica intelligenza... spiegherebbe anche la MQ e tutte le sue assurdità. Noi prendiamo atto di qualcosa e quella cambia stato. Ma se siamo tutti parte dell'Universo cosa c'è di strano? Come dici tu quando parli di organi e di funzioni che avvengono sia consapevolmente che non. Hai proprio ragione: se ci rendessimo conto di farne realmente parte e non di vederlo e di agire dall'esterno tutto sarebbe più facile. Forse non siamo ancora pronti; siamo una cellula bizzarra, non ancora inserita nell'ambiente. Speriamo solo di non essre una cellula deformata, se no... Ma no, l'Universo non lo permetterebbe. I buchi neri sono uno dei suoi organi più importanti e mostrano saggezza e calma e comprensione.

    E' bello parlare con te!!! :)

    P.S.: forse è tempo che pubblichi anche la mia strana riflessione su Dio e l'Universo... ci stiamo arrivando ...

     

  14. SVelo

    Che bella riflessione manu! Non l'avevo mai pensata così, grazie per avermi aperto la mente (ma non tanto da far cascare il cervello per terra :-P )

  15. manuela

    Riflessioni che aspettiamo con gioia, Enzo,so che ci apriranno un mondo..
    Grazie Svelo, ciao 

  16. Jacopo

    Nell'universo nulla sembra essere lasciato al caso....sembra che tutto abbia uno scopo e una ragione di esistere, dalla più insignificante particella agli enormi buchi neri galattici, Enzo lo ha definito come un "infinito teatro" ogni attore non sale sul palco per caso, ma recita un copione per proseguire con lo spettacolo no? Direi che il titolo del libro/blog è proprio azzeccato!

  17. alexander

    Se ci pensate concepire l'universo come un unico soggetto dotato di una qualche forma di "autoconsapevolazza" (anche se molto molto diversa da quella umana) si avvicina moltissimo al concetto di Dio della religione.
    Chissà che in futuro insieme alla teoria del tutto non si troverà anche il modo di unire scienza e religione tramite una concezione simile!  :-P

  18. Fermo lì Alexander...

    direi che siete pronti a "beccarvi" le mie farneticazioni su MQ e Dio. Tra poco le pubblico, così avrete il week end per mandarmi al ... DIAVOLO :mrgreen:

     

  19. Roberto Castagnetti

    Questo articolo mi ha sorpreso.
    Non avrei mai pensato ai buchi neri in questi termini.
    L'immagine che ho sempre avuto è quella di un mostro, quasi un errore della natura, un oggetto sviluppato a seguito di una esagerazione dei meccanismi della fisica che non riusciva a controllare la gravità.
    Vederli in questo modo è veramente sorprendente.
    L'Universo si rivela essere davvero un luogo (un luogo?) in cui il caso non può essere il "non" meccanismo che lo definisce.
    Ho sempre pensato che l'intelligenza fosse il fine ultimo dell'Universo, nata per permettergli di autocomprendersi. E' una visione ancora una volta antropocentrica, o meglio, "intelligentocentrica", laddove intendiamo l'intelligenza come la prerogativa di sistemi bilogici microscopici rispetto all'Universo.
    Mi lascia sorpreso l'idea di una intelligenza cosmica, che si concretizza su scale temporali per noi inaudite ma é un'idea che non mi sembra poi cosí assurda.
    Io sono credente e mi chiedo se l'essere fatti a somiglianza di Dio non significhi che noi replichiamo un modello in cui parti inconsapevoli determinano, con il loro dinamico funzionamento, una entitá consapevole.
    Roberto
     

  20. Roberto Castagnetti

    Errata corrige: sistemi biologici e non bilogici...

  21. Supermagoalex

    Caro Enzo, ho passato buona parte delle domeniche estive a leggere in riva al mare, difronte alla bellissima Portovenere, la raccolta dei tuoi articoli sui buchi neri che mi ero stampato da astronomia.com e, ora che la stagione balneare è terminata (ahimè!), questo articolo mi ha ricordato quei piacevoli momenti  :) Sarà stata la cornice ideale in cui mi trovavo, la brezzolina sempre presente e l'odore del mare, ma questi articoli sono tra quelli che mi sono rimasti più impressi in memoria. Tornando all'articolo, è incredibile come vi possa essere un controllo delle nascite da parte di questi "mostri", per mantenere un equilibrio in famiglia (il resto della galassia) e magari donare il gas e la materia ritenuti in eccesso a qualche altra creatura cosmica più bisognosa. Per quanto mi riguarda concordo con la visione di un Dio rappresentato da tutto l'Universo, la cui intelligenza è una sorta di campo, o di voce, che è dappertutto e ne determina le leggi.

  22. caro SMA,

    ti abbraccerei in diretta!!!!

    Hai condito di poesia e di gioiosa semplicità l'atto di apprendere concetti anche non semplici. Proprio quello che cerco di trasferire a chi mi segue. Grazie per il tuo grande aiuto!

     

  23. Supermagoalex

    Caro Enzo, penso di parlare a nome di tutti, comunque è in larga parte merito tuo che stimoli e risvegli le nostre menti pensanti, in netta contrapposizione a quello che la società quotidianamente ci propone, e che tende allo spegnimento completo del nostro cervello, per poterci manipolare meglio. Quindi un Grazie di cuore a te!!!

  24. andrea.andrea

    Enzo, se non sbaglio noi stiamo nel bordo interno del bracccio di Orione e il centro galattico con il buco nero è a circa 26000 anni luce di  distanza.
    Sono conscio che in una galassia di più di 100.000 AL con probabilmente più di 200 Miliardi di stelle è un pò una forzatura statistica ma avrei una domanda un pò bambinesca da farti.
    In linea teorica esiste una minima possibilità di venir investiti da un getto del buco nero o le distanze (o altre variabili) non lo permettono?.
    Se fosse cosa accadrebbe alla Terra? ..Spazzerebbe via l'atmosfera?..Distruggerebbe il pianeta?
    Scusatemi per la "qualità" della domanda ma è una mera curiosità. : )
    Andrea.
     

  25. caro Andrea.andrea,

    il buco nero galattico, dovrebbe "sparare" (quando lo farà...) in senso ortogonale al piano galattico (le famose bolle che sono state osservate da Fermi lo dimostrano... avevo scritto un articolo a riguardo). Noi saremmo comunque tranquilli. Ben diverso è il discorso dei getti prodotti da un GRB (Gamma Ray Burst) legato a una supernova o alla fusione di due stelle di neutroni e cose simili. La loro potenza è terrificante,comunque, e se ci investisse produrrebbe gravi problemi alla vita microscopica e poi a tutta la vita biologica, come ricaduta. Qualcuno ha ventilato che una delle grandi estinzioni biologiche del passato possa essere dipesa da uno di questi fenomeni. La stima è di un evento del genere (con la mira "buona") ogni cento milioni di anni in media. Molto simile alla probabilità di un impatto con un asteroide di dieci chilometri di diametro (come quello dei dinosauri). Da quest'ultimo ci si potrebbe salvare conoscendolo e agendo per tempo. Nel caso di un GRB ci sarebbe ben poco da fare, anche perchè prevederli è cosa ben difficile se non impossibile.

     

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