6/04/14

Nel Cosmo non basta concimare e innaffiare per avere i fiori **

Ne abbiamo parlato spesso e altrettanto spesso sembrava che si fosse trovata la soluzione. Diciamoci la verità: “Non riusciamo ancora a spiegare come si costruiscono i buchi neri galattici con masse dell’ordine dei milioni o addirittura dei miliardi di masse solari”. E’ inutile nascondersi dietro a ipotesi più o meno ritoccate. Sostanzialmente le possibilità sono due: all’inizio i buchi neri galattici erano poco più che stellari (e fin qui riusciamo a spiegarne la formazione), ma le collisioni tra galassie, molto frequenti nei tempi antichi, hanno fatto ingigantire velocemente la massa del dominatore della struttura, che a sua volta diventava via via più grande. Può bastare? Sembra di no.

Bene, ecco allora la seconda ipotesi che può anche sommarsi alla prima: le galassie hanno parecchio gas al loro interno e magari altro ne catturano viaggiando nello Spazio. Un bel concime per i buchi neri già piuttosto grandi e forse sufficiente a raggiungere le dimensioni osservabili. Tutto a posto? Boh… potremmo anche dire di sì. Qualcuno favorisce di più l’innaffiamento dovuto agli scontri, altri il concime gassoso. Tuttavia sembra che ce la si possa fare… magari nascondendo un po’ di polvere sotto al tappeto (cercando di non vederla…). La polvere, però, prima o poi viene fuori e in questo caso è rappresentata dalle galassie nane.

Il ben noto WISE, che ne ha già risolto di cotte e di crude, ha pensato anche a questo e si è messo a osservare un gran numero di galassie nane. Questi piccoli abitanti del Cosmo non devono aver avuto grandi incontri nella loro vita, se no sarebbero cresciute fino diventare galassie vere e proprie. Devono quindi essere considerate relitti delle fasi formative iniziali, quando rappresentavano la popolazione quasi totale delle prime galassie. Cosa c’è di meglio che guardare i loro buchi neri e capire com'erano in quei tempi così lontani? Tempi, questi, in cui sia l’innaffiatura che il concime non potevano ancora aver fatto germogliare il seme. In altre parole, tempi in cui i buchi neri centrali dovevano rappresentare ancora semi e nient’altro.

WISE ha occhi infrarossi e vede bene attraverso la polvere che nasconde i buchi neri e riesce a stabilirne abbastanza bene la massa dal comportamento di ciò che gli sta intorno. Un risultato che ha fatto scoprire la polvere nascosta: i buchi neri delle galassie nane non sono affatto di tipo stellare o poco più. Nemmeno per sogno! Sono già ben più robusti e vigorosi; da 1000 a 10000 masse solari. Sì, ben poco rispetto ai giganti odierni, ma già troppo grandi. Pur ammettendo che da 10000 masse solari a un miliardo le cure di giardinaggio possano essere bastate, non si risolve assolutamente il problema relativo alla grandezza dei semi originali.

galassia nana
La galassia NGC 4395, osservata da Spitzer, è una tipica galassia nana. Fonte : NASA/JPL-Caltech

In pratica, si è spostato il problema, escludendo però l’ipotesi degli scontri mutui. I casi restano comunque due: o anche le galassie nane hanno mangiato gas a ritmo spaventoso (gas, in realtà ce n’era molto, ma forse non sufficiente) oppure i semi erano già così grandi prima ancora che nascessero le galassie. Quest’ultima ipotesi avrebbe risvolti ben più importanti, dato che accetterebbe la creazione di buchi neri giganteschi primordiali, oggetti già esistenti nelle prime fasi della fase oscura e quasi sicuramente non di origine stellare (le stelle dovevano ancora nascere).

WISE ha terminato il suo compito, adesso via libera ai suoi fratelli maggiori e a nuove tecniche di agronomia cosmica….

Lavoro originario QUI

11 commenti

  1. beppe

    La risposta più consona è che i buchi neri galattici si siano formati contemporaneamente alle stelle.
    Ipotesi più che plausibile ma che pone altre questioni, BN di queste dimensioni non si sono certo formati in globuli di Bok.
    Inoltre credo vi sia un altro problema quello dell'invarianza di scala, ci dovrebbero essere un numero molto più grande di BN intermedi cooè tra 100 e 1000 masse solari...

  2. caro beppe,
    sembra sempre più difficile pensare che i buchi neri galattici siano nati dalle prime stelle. Probabilmente, essi sono nati prima, forse addirittura poco dopo il Big
    Bang. Buchi Neri dovuti a densità locali enormi che l'espansione non ha distrutto?  O formatisi per concentrazioni di massa susseguenti ma ancora del tutto indipendenti dalla formazione stellare. D'altra parte, teoricamente, non è obbligatorio che vi sia una stella per raggiungere una massa e una densità tale da diventare un buco nero. Se arrivasse un alieno che schiacciasse la Terra fino a pochi millimetri anche lei lo diventerebbe... La mia personale visione (attuale e sempre pronta a cambiare) è che i buchi neri si siano formati prima di tutto il resto nell'Universo primitivo e che siano proprio stati i semi gravitazionali che abbiano radunato il gas vagabondo a formare le galassie e poi le stelle. In poche parole, i buchi neri hanno diversi modi per crearsi, del tutto indipendenti da una vita stellare. Oggi, con la densità rarefatta del Cosmo, queste condizioni si possono avere solo attraverso il collasso di una stella gigante, ma una volta probabilmente no...

  3. Michael

    Strano che qualcuno non abbia ancora messo in mezzo la Materia Oscura.  :wink:

  4. ce l'hanno messa, ce l'hanno messa... ma senza un vero aiuto alla spiegazione... per cui ho "glissato"... Si dice soltanto, come sempre, che la formazione galattica o di qualsiasi cosa deve essere stata aiutata dalla materia oscura... in che modo ...boh? A meno di non costruire un modello teorico che può girare solo con la materia oscura... Allora è facile dire che è necessaria.  :-|

  5. Mario Fiori

    Concordo con te Enzo, nelle tua risposta a beppe, ed in più mi viene da pensare che, essendo appunto Buchi Neri, sarà difficilissimo capire il loro ruolo (a mio parere importantissimo, ma resta solo teoria) nella nascita, costruzione ed evoluzione dell'Universo. Sarà forse anche impossibile capire la differenza tra loro:  primordiali, galattici e nati dalla morte di una stella, perché a mio parere, ma forte sto' solo fantasticando, c'è differenza eccome.
    Intanto godiamoci quest'altro tuo articolo agronomico-zootecnico-cosmologico; sai come Perito Agrario (che naturalmente non ho mai fatto) ho qualche ricordo ed interesse... :mrgreen:

  6. Pier Francesco

    Caro Enzo,
     
    Anche per me la materia oscura assume ogni tanto l'aspetto del "Dio tappabuchi" o dell'etere dei fisici dell'Ottocento che cominciavano a studiare l'elettromagnetismo: quando non si sa come spiegare un fenomeno, la si mette in mezzo così facciamo tornare tutti i conti (tanto non possono essere smentiti...). :-P  Scherzi a parte, la teoria sulla materia oscura è roba serissima ed è giusto che si continui a indagare in quella direzione, purché non diventi l'unica.
     
    La teoria dei buchi neri primordiali è affascinante: il corpo celeste che spesso associamo a un'immagine di "distruzione" e "morte", verrebbe a diventare, in realtà, l'origine aggregatrice del tutto. A questo punto mi chiedo però come abbia fatto la materia, che nei primi momenti di vita dell'Universo doveva essere ben concentrata, a non essere interamente risucchiata da questi buchi neri primordiali: potrebbe bastare l'inflazione a spiegare il tutto? L'espansione sarebbe stata così veloce che la maggior parte della materia è riuscita a "scappare" dai famelici mostri?

  7. davide1334

    interessante la tua personale visione che i buchi neri si sarebbero formati inizialmente,subito dopo il big bang...in tale ipotesi,al momento della radiazione cosmica di fondo essi sarebbero già formati, giusto? come lo studio delle recenti osservazioni sulla polarizzazione si riuscirebbe ad indagare anche su questo o la rcf non può svelarci nulla al riguardo?

  8. caro Pier,
    più o meno è come dici tu. La materia sarebbe dovuta collassare su se stessa se non ci fosse stata l'inflazione. Questo è anche uno dei processi che la invocano a gran voce... 

    caro Davide,
    forse c'erano già, ma come riconoscerli? Stavano già mangiando materia oppure non ancora? L'unica sarebbe vedere qualche effetto termico dovuto alla loro presenza, ma... la vedo dura. Mi aspetto, invece, che saltino fuori all'interno della fase oscura quando si stavano costruendo le prime galassie. Lì sì che vi era energia a bizzeffe. In questo caso basterebbe aspettare il nuovo Hubble o forse anche meno. Un qualche lampo fortissimo precedente qualsiasi possibile galassia già nata. Dovremmo, comunque, esserci vicino...

  9. beppe

    Se non vado errato qualcuno (Hawking?) aveva già postulato l'esistenza di buchi neri primordiali di qualsiasi dimensione, quindi dai nuclei galattici di milioni di masse solari ai micro BN.  Vi sarebbe una difficoltà intrinseca a rilevare BN molto inferiori a una massa solare, ma credo non siano stati ancora scoperti BN intermedi (100 - 1000 masse solari) i quali non dovrebbero passare inosservati e dovrebbero essere più numerosi dei BN galattici...

  10. sicuramente Beppe!
    non volevo certo intendere che era una mia idea...  8-O Volevo solo dire che mi trova concorde e che la trovo la più "logica" per spiegare la crescita così rapida dei buchi neri delle prime galassie :) . Da quanto sembra quei buchi neri non esistono più o quasi, dato che avevano una massa sufficiente per mettere su casa e crescere di peso. L'unica cosa è cercarli quando c'erano, e allora ecco le galassie nane e -meglio ancora- riuscire a vederli BENE all'inizio dell'avventura dell'Universo. :wink:

  11. beppe

    grazie Enzo!
     

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