8/01/15

Un buco nero dispettoso e poco affidabile? *

Una doppia news concentrata, dato che il primo attore è nuovamente il nostro buco nero. Sicuramente un oggetto un po’ dispettoso e misterioso.

Ricordate la lunga e travagliata avventura di G2, la nube-stella-nube che ha sfiorato il nostro buco nero galattico? Un riassunto generale lo potete trovare QUI. Ci si aspettava un “fuoco d’artificio” da parte del nostro motore galattico affamato e invece niente di niente. D’altra parte non siamo ancora riusciti a capire bene che tipo di “cibo” gli si stava mettendo in tavola e può anche essere logico che il buco nero abbia preferito digiunare ancora un po’… fidarsi è bene, ma…

A parte gli scherzi, come sempre capita in campo astrofisico, quando si cerca qualcosa se ne trova spesso un’altra. E così, mentre Chandra cercava di seguire attentamente il pasto del “mostro” che non voleva cominciare o, almeno, non lasciare segni evidenti, ecco che lo scorso settembre il sofisticato “osservatore” ha notato un lampo di raggi X ben 400 volte superiore di quelli che normalmente avvengono in prossimità del buco nero un po’ apatico.

Come se non bastasse, dopo un mese arriva il “bis”, un po’ meno violento, ma sempre 200 volte superiore alla norma. La vicinanza al punto centrale del nostro cannibale escludeva un legame con G2, ma indicava comunque che qualcosa era successo. E non c’era nemmeno bisogno di scomodare masse enormi. Bastavano un paio di asteroidi…Pur non sapendo la loro origine (probabilmente strappati a qualche stella relativamente vicina), i piccoli corpi sono stati disintegrati dalle forze mareali del buco nero e si sono riscaldati a tal punto da emettere lampi di raggi X, prima di essere ingoiati per sempre attraverso l’orizzonte degli eventi.

Si è calcolato che un asteroide, catturato in questo modo, sarebbe rimasto in orbita attorno al buco nero non più di un paio d’ore, proprio il tempo che ha mostrato l’emissione X. Un’ipotesi scientificamente e concettualmente molto interessante: gli oggetti più grandi e più piccoli del Cosmo riescono non solo ad avere contatti, ma anche a farsi notare a migliaia e migliaia di anni luce di distanza. Una lotta tra topo ed elefante o, se preferite, qualcosa di simile (molto alla lontana) alla distruzione della cometa Shoemaker-Levy 9 e alla sua caduta su Giove. Anche allora, pezzetti di ghiaccio sporco erano riusciti a farsi notare molto bene nella loro caduta verso il gigante dei pianeti.

In realtà, si fa anche un’altra ipotesi: le linee del campo magnetico che sprofondano verso il buco nero sono estremamente vicine tra di loro e possono occasionalmente interagire e deformare la struttura generale (una specie di corto circuito?). Ciò che succede è che l’energia magnetica viene trasformata in energia di movimento, in calore e creare accelerazioni improvvise. Quanto basta per causare emissioni notevoli di raggi X. In fondo, è un meccanismo che vediamo, in piccolo, anche attorno al Sole.

Per il momento le due opzioni hanno la stessa validità e ci vorranno altre osservazioni. In qualche modo, Chandra è riuscito comunque a scoprire qualcosa di nuovo. Tra parentesi, qual è la situazione della nube G2? Sembra che abbia superato il punto di minima vicinanza al buco nero nella primavera del 2014, a circa 25 miliardi di chilometri dal punto di non ritorno. Ben più lontano (centinaia di volte) del punto da cui sembrano provenire i lampi di raggi X.

Per motivi essenzialmente personali, capite benissimo che io preferisco l’ipotesi degli asteroidi! Pensare che due miei “amici”, anche se magari piuttosto grandi, possano aver disturbato o -quantomeno- risvegliato il sonno di un gigante con una massa di 4 milioni e mezzo quella del Sole, è un motivo di … orgoglio.

Tuttavia, ogni oggetto celeste, grande o piccolo che sia, deve sollevare la stessa simpatia e la stessa emozione (siamo tutti Universo). Non può quindi non crearci qualche apprensione il fatto che il cibo del nostro "mostro" centrale debba ridursi a pochi chilometri di roccia…

Sembra logico pensare che sia solo un momento di “dieta” e che le sue capacità digestive siano ben superiori. Sarebbe bello averne una conferma…

Ma la conferma ce l’abbiamo! Sono le famose “bolle” della Via Lattea, ammassi enormi di gas di forma sferica che si sistemano ai due lati del disco galattico, estendendosi fino a 30 000 anni luce nello Spazio. La velocità delle particelle che le compongono raggiungono i 3 milioni di chilometri all’ora. Scoperte dal satellite Fermi nei raggi gamma, sono state rilevate successivamente anche nei raggi X e nelle onde radio. Esse non sono altro che il residuo di una terribile esplosione (o attività frenetica) avvenuta proprio nel centro della galassia. E non bisogna nemmeno andare troppo indietro nel tempo… L’evento così energetico dovrebbe essere successo non più di circa due milioni di anni fa, quando -forse- la prima scimmia aveva cominciato a camminare su due zampe nel suo cammino, tra alti e bassi, verso l’uomo odierno.

Un avvenimento del genere deve essere capito meglio e i raggi gamma, X e le onde radio non possono fare miracoli. Molto meglio poter “vedere” e studiare direttamente questi due enormi “lobi” di gas. Hubble ha occhi meravigliosi ma non sufficienti a una visione diretta; può, però, usare un metodo indiretto, come capita per i vetri di un palazzo. Per osservare se sono sporchi e se necessitano di una particolare pulizia basta guardarli controluce. Ogni più piccola striscia o macchia salterà all’occhio. Perché non fare lo stesso, usando come sorgente luminosa un quasar? Basta sceglierlo in una posizione tale che la sua luce debba attraversare una delle due “bolle”. Lo studio dello spettro ottenuto, indica abbastanza chiaramente cosa ha incontrato la luce del quasar prima di giungere fino ad Hubble.

Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI); Science: NASA, ESA, and A. Fox (STScI)
Fonte: NASA, ESA e A. Feild (STScI); Science: NASA, ESA e A. Fox (STScI)

Al momento le ipotesi sulla formazione dei due lobi sono essenzialmente due:

1) Un violento aumento di nascite stellari nel centro galattico che, come osservato in altre galassie, può aver causato un violentissimo vento stellare, aiutato dall’esplosione delle supernove (QUI e in molti altri articoli precedenti riguardanti il "blocco" delle nascite stellari).

2) Una vera e propria esplosione scaturita da un corposo banchetto del buco nero.

In entrambi i casi, poter vedere un fenomeno (anche se solo i suoi “resti”) a solo 25 000 anni luce invece che su galassie lontane è un vero terno al lotto. E’ come aver ottenuto la prima fila in una prima alla Scala!  Hubble ha già eseguito la prima osservazione utilizzando la luce ultravioletta. Come previsto si sono ottenute interessantissime informazioni sulla struttura della bolla: velocità, composizione e temperatura del gas che si sta ancora espandendo.

I primi risultati dicono che il gas dal lato del Sole si sta avvicinando, mentre quello in direzione opposta si sta allontanando. In perfetto accordo con un getto di tipo bipolare. Ancora più interessante è il materiale che si è trovato nel lobo: silicio, carbonio e alluminio, una chiara indicazione che il gas è stato arricchito da elementi pesanti prodotti da stelle che sono giunte alla conclusione della loro vita.

La temperatura è, invece, relativamente bassa: circa 10 000 °C, molto più fredda del gas che è stato osservato in altri getti simili, che arriva a circa dieci milioni di gradi centigradi. Ciò implica che si sta probabilmente osservano il gas freddo interstellare della nostra galassia trascinato verso l’esterno dal getto centrale violentissimo .

Siamo ancora agli inizi. Sono previste osservazioni di altri venti quasar situati in posizioni diverse in modo da creare una vera e propria mappa dei lobi. In particolare, si potrà anche stabilire la massa coinvolta nel fenomeno. Tutti questi dati potranno fornire la soluzione al dilemma: un “outburst” di formazione stellare o un’esplosione connessa direttamente al buco nero. Supernove che sparpagliano gas trascinandolo con il loro impetuoso vento stellare o un banchetto sostanzioso di stelle da parte del buco nero che ha risposto alla sua maniera, inviando getti impetuosi mentre il gas stellare in rapidissima rotazione stava cadendo all’interno dell’orizzonte degli eventi.

Probabilmente, le cause sono interconnesse… più stelle si formano è più il buco nero può intervenire. Come già abbiamo discusso varie volte, la galassia stessa, sia attraverso il buco nero, sia attraverso il vento stellare, pone fine a episodi di nascite troppo violente…

In ogni caso, ciò che si vede deve essere un evento episodico, di breve durata e, probabilmente, ricorrente. Insomma, speriamo che la dieta duri ancora un po’… anche se sono fenomeni molto lontani e diretti in senso perpendicolare rispetto alla direzione del Sole, è meglio non disturbare il can che dorme.

Queste ricerche sono state presentate al meeting dell’American Astronomical Society che quest’anno si svolge a Seattle. Molti articoli non sono, quindi, ancora usciti. Potete comunque trovare il secondo QUI.

 

NEWS! Le bolle di Fermi potrebbero essere la conseguenza di un antico pasto del nostro buco nero

 

16 commenti

  1. Alvermag

    Mah, io non mi sento di commentare nemmeno questo.

    Caro Enzo, non ti devi riprendere solo tu ma anche noi. Non dico altro.

    Un abbraccio.

  2. grazie Alvy,
    ma devo riprendere a vivere in qualche modo... potrei essere utile ancora...

  3. Alvermag

    Si si, per carità Enzo, penso che tu abbia intrapreso la strada giusta. Quando non possiamo uscire da una determinata situazione non serve agitarsi alla ricerca di ciò che non possiamo gestire in alcun modo: un simile atteggiamento non porterebbe a nulla, ci renderebbe semplicemente irragionevoli.
    L'universo (leggi: la vita) va per la sua strada senza fare sconti; l'esistenza non è stata "inventata" per il benessere di un singolo individuo facente parte di una determinata specie vivente su un determinato pianeta di un determinato sistema solare, di una determinata galassia, di un determinato gruppo locale, di un determinato ammasso dei tanti sparsi in un determinato universo, di un gruppo di universi posti entro un multiverso, di un gruppo locale di multiversi, di un ammasso di multiversi ........ ad infinitum.....

    Ci piaccia o no siamo ammassi di molecole, anzi singole molecole, anzi atomi, anzi nucleoni, anz quark, anzi .... ad infinitum..... di questo mondo.

    Se un giorno l'universo cesserà di esistere modificandosi chissà come, perchè la specie umana non dovrebbe necessariamente condividere quel destino? Siamo esseri speciali? E perchè? Le stelle sono fatte come noi, sono forse "esseri" speciali? Noi abbiamo l'anima? E cos'è? Semplicemente il modo in cui i geni di ciascuno di noi sono assemblati nel DNA per darci l'autocoscienza, ovvero la possibilità di distinguere tra noi e gli altri ... Io non ci vedo nulla di trascendentale, nè, tantomeno, di trascendente.

    La pianto qua, altrimeti qualcuno scriverà che sto sproloquiando!

    FESTINA LENTE

  4. Sai Alvy,
    vedo che riesco a eseguire lavori di routine, ma faccio fatica a pensare troppo. Spero sia un problema momentaneo.
    Mi viene in mente la MQ, tanto per cambiare...
    Mi sento in un doppio "stato". Uno immobile, rigido, senza nessuna possibilità di agire che però ha una la probabilità più alta. Un'altro stato in cui vorrei mantenermi vivo per servire a qualcosa e per ricevere stimoli e non congelarmi del tutto. Discussioni e scambi di idee possono essere aiuti per far collassare la mia essenza nel secondo stato. Ovviamente, se accadono eventi che smuovono l'altro stato avranno la precedenza. Nel frattempo ho bisogno di stimoli per capire che esiste anche lo stato attivo. Quindi, con le dovute moderazioni, cerchiamo tutti di continuare... Proviamo almeno...
    Il problema è che lo stato emozionale è rigido esteriormente, ma domina la scena...

  5. Mario Fiori

    Tranquillo Enzo. A proposito ma ci potrà essere "qualcuno" che faccia meglio del Grande Hubble e che veda ,meglio cosa accade?

  6. caro Mario,
    nel visibile, o dalle sue parti, è sempre il migliore. Ma, penso, che siano predisposte altre osservazioni in lunghezze d'onda diverse.

  7. alexander

    comunque a senso, nella mia ignoranza, mi verrebbe da pensare che sia piu' probabile che questa espulsione di materiale sia il risultato del pasto del buco nero centrale, fosse solo per il getto cosi ben perpendicolare al piano galattico...
    Con il vento solare generato dalla nascita di stelle mi viene in mente un effetto rivolto indistintamente in tutte le direzioni e non solo indirizzato lungo la perpendicolare al piano galattico...

  8. caro Alex,
    io penso che i due effetti siano concatenati e auto-scatenanti. Un outburst stellare regala cibo al buco nero che si attiva e i suoi getti indirizzano i gas stellari.Fino all'auto regolazione e al blocco delle nascite, come già descritto varie volte.

  9. beppe

    Mi sa che la nostra cara amorevole Galassia abbia avuto un passato burrascoso e magari un po' libertino. Chissà, anche solo pochi milioni di anni fa la nostra carissima era una sfavillante AGN, una divoratrice di stelle magari interi ammassi o perché no, una galassia nana!

  10. caro Beppe,
    di galassie nane ne abbiamo mangiate parecchie e se ne vedono ancora i resti...

  11. Alvermag

    Beh, vediamo di tornare ad una pseudo-normalità.
    Allora, Enzo, tu dici a Beppe: "di galassie nane ne abbiamo mangiate parecchie e se ne vedono ancora i resti…"
    Di quali resti si tratta? Stelle, nubi gassose, ... ?
    In quali direzioni (costellazioni) si deve guardare per osservre (immaginare?) tali resti?

    Insomma, mi piacerebbe avere qualche notizia più dettagliata al riguardo. Se non si può, pazienza.
    Grazie Enzo

    Affrettati con lentezza (FESTINA LENTE) amico mio, affinchè il fulmine non ti fulmini (ECLAIR NE BROYE). Niente paura, è solo la mia filosofia di vita.

  12. Vi sono molti gruppi di stelle che sono riconducibili a residui di galassie ingoiate dalla nostra. Ne hanno anche scoperte di recente e forse ne avevo anche parlato. Il riconoscimento avviene notando il moto anomalo, ma dovrei cercare le varie ubicazioni.

  13. al momento, inoltre, va tenuta presente la probabile unione con la galassia nana del cane minore che si sta sgretolando e che ormai avvolge parte della via lattea. La distanza del suo centro dal Sole è ormai a circa 42 000 anni luce o poco di più. Ma la cosa continuerà come in passato. Le due nubi di magellano faranno la stessa fine (ne avevo scritto)...

  14. Alvermag

    Non è che me le ritrovo in salotto? :mrgreen:

    Grazie Enzone

  15. Paolo

    Caro Enzo, interessante questa tecnica, che usando quasar diversi, potrebbe mostrare cosa accade regalandoci visioni dello stesso fenomeno visto da angolature diverse.

    Certo che quei getti residui così ricchi di materiale pesante, suscitano alcune domande su quanto tali processi possano aver contribuito (insieme alle supernove esplose qua e là per la galassia) alla diffusione di simili elementi nella galassia, elementi indispensabili per la formazione di pianeti rocciosi.

    Inoltre mi sono sempre chiesto se alcuni ammassi globulari non siano legati a pregressi pasti di galassie nane.

    In ultimo, mi prenoto, fra qualche milione di anni, per fotografare in anteprima le future nubi di Alvy :mrgreen:

    Paolo

  16. dici bene Paolo,
    qualche ammasso globulare potrebbe proprio essere residuo di altre galassie o lo stesso resto di una galassia. Un esempio potrebbe essere omega centauri...

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