Feb 26

I buchi neri primordiali stanno esagerando! *

Questo articolo è stato inserito nella serie "L'Infinito Teatro dei Buchi Neri", che raccoglie in modo organico gli articoli più significativi sull'argomento.

 

Uno dei problemi astrofisici ancora da risolvere (e sono tanti…) è la rapida crescita dei buchi neri galattici primordiali. La scoperta sempre più frequente di quasar molto antichi rispetto a noi lo dimostra con sempre maggiore certezza. Ma, adesso, si esagera davvero…

Torniamo alla fase oscura dell’Universo, quella in cui si sono formate le prime stelle e galassie. Bimbi ancora in fasce che concentravano materia attraverso la gravità e che innescavano le prime reazioni nucleari per illuminare finalmente il Cosmo in modo duraturo e non temporaneo come durante la fase del rumore cosmico di fondo.

In meno di un miliardo di anni le stelle hanno dovuto imparare a nascere e a eliminare la nebbia opaca che le circondava. Si sono dovute riunire in grandi città, formare galassie (o magari il viceversa, ossia formarsi in grandi città di gas inerte e freddo). Nel frattempo, però, le città hanno messo in moto il loro motore centrale, quel buco nero galattico primordiale che è l’unica cosa che rende visibile un qualcosa di così lontano nel tempo e nello spazio.

Il buco nero non si vede di certo, ma la sua presenza è chiaramente indicata dalla luminosità della galassia che lo ospita e che subisce la sua fame violenta e inesauribile: i bambini quando nascono hanno sicuramente una fame terribile! La luminosità dei quasar ha già fatto sorgere dei problemi. In particolare, come hanno fatto i buchi neri centrali a formarsi e a crescere così in fretta? E’ bastato il cibo offerto dal gas circostante? O che altro processo si nasconde in quella maledetta nebbia che rende tutto più difficile da analizzare?

Si è andati avanti con piccoli successi e con osservazioni che in qualche modo ammettono lo svolgimento di processi particolarmente veloci, non ultimo l’unione di tante piccole galassie che uniscono i loro sforzi e i loro buchi neri. Pensare che oggetti di miliardi di masse solari possano crescere solo per effetto della morte delle prime stelle giganti sembra un po’ troppo azzardato.

Resta, comunque, un problema di fondo che è  solo mascherato un po’ meglio da ipotesi al limite della validità e dell’efficienza. Il nuovo quasar scoperto recentemente, però, sembra proprio rimettere in riga gli astrofisici che studiano questi antichi fossili del Cosmo. Esso è luminosissimo, brilla come 420 trilioni di stelle come il Sole o, se preferite, ben sette volte di più del quasar più luminoso scoperto finora. Il nome “ridotto” del “mostro” è SDSS J0100+2802.

Il nuovo quasar contiene il buco nero galattico più massiccio e ha la luminosità più altra mai osservata. Fonte:Zhaoyu Li/Shanghai Observatory)
Il nuovo quasar contiene il buco nero galattico più massiccio e ha la luminosità più alta mai osservata. Fonte: Zhaoyu Li/Shanghai Observatory)

La sua età ha dello stupefacente: solo 900 milioni di anni dal Big Bang, in un periodo in cui ancora la nebbia non è sparita del tutto. La luminosità, però, indica un buco nero molto cresciuto, in maniera quasi parossistica. Un “cannibale” da dodici miliardi di masse solari. Un uomo più che adulto… altro che bambino!

Insomma, c’è poco da fare: si deve trovare prima o poi l’integratore vitaminico usato per i buchi neri primordiali… adesso si sta veramente esagerando! La loro crescita è troppo rapida per qualsiasi ipotesi... normale. Non resta che analizzare sempre meglio ciò che circonda il quasar in questione e studiare la quantità di cibo a disposizione e la capacità di ingurgitarlo. Facile a dirsi, ma i telescopi hanno i loro limiti quando si parla di luce che ha viaggiato per 12.8 miliardi di anni…

Articolo originale QUI

NEWS!

Fatto un primo importante passo nello studio della formazione dei buchi neri galattici

12 commenti

  1. SuperMagoAlex

    Ciao Enzo, ma potrebbe esserci qualche errore nei calcoli? Ad esempio nel redshift... metter su 12 miliardi di masse solari in soli 900 milioni di anni... non potrebbe essere errata qualche misurazione visto che stiamo parlando di oggetti lontanissimi nello spazio e nel tempo? 8-O

  2. Ovviamente, SMA, dobbiamo fidarci della z che hanno calcolato. Da quanto si capisce dall'abstract direi che sono stati molto precisi... ma... mai dire mai. Tuttavia, resta il fatto che i buchi neri primordiali sono sicuramente cresciuti troppo in fretta (in generale). A meno che il redshift non sia sbagliato in modo sistematico, ma questo sembra molto strano, avendo utilizzato strumenti e tecniche diversi.

  3. Paolo

    Ci sono parecchie domande che suscitano questi dati.

    La mia impressione è che probabilmente la fase oscura nasconda anche processi di formazione dei buchi neri diversi da quelli "soliti".

    Mi sembra poco probabile che nelle prime fasi evolutive dell'universo si siano formati grossi buchi neri, poichè l'agitazione termica era molto elevata (grande energia cinetica).

    Però, la radiazione cosmica di fondo mostra già una leggera differenza di densità della materia.

    Forse in alcune piccole aree dell'universo primordiale la densità della materia è riuscita a piegare il tessuto spazio temporale originando un buco nero, che ha cominciato ad alimentarsi.

    Ovviamente detta così è pura speculazione priva di elementi probatori, la mia domanda però è se una simile supposizione (campata in aria) è per qualche ragione fisicamente impossibile.

    Paolo

  4. cari amici,
    direi che l'ipotesi di un origine semi-primordiale dei buchi neri giganteschi non è da buttare via. Non è detto che materia ultra densa non sia sopravvissuta fino alla fase oscura o sia collassata direttamente quando l'Universo ha cominciato a vivere inerte... Personalmente, reputo questa ipotesi abbastanza stimolante, anche se trovare le prove non sarà facile... :roll:

  5. Claudio M

    Sono abbastanza nuovo di questo club e probabilmente le domande che sto facendo sono già state fatte ed hanno ottenuto una risposta.
    Un quasar o buco nero di 12 miliardi di volte la massa del Sole mi sembra che possa essere paragonato come massa ad una galassia nana.
    È vero che la densità della materia 'allora' era superiore a quella 'odierna' ma se dopo pochi milioni di anni ha raggiunto quella massa, e ha continuato a 'mangiare' sino ad oggi (12 miliardi di anni) che massa può aver raggiunto?
    Prima o poi avrà incorporato 'tutta la materia' che lo circondava, ma anche la nostra galassia è circondata da galassie nane che vengono attirate dalla sua massa e si parla di milioni di anni luce di 'distanza' (vedi l'articolo su 'Le Scienze n°558 A caccia di fossili nella Via Lattea') perciò penso che abbia trovato sempre materia da catturare.
    Esiste un limite teorico di una massa massima che un buco nero può raggiungere?
    Grazie

  6. caro Claudio,
    fortunatamente, i buchi neri galattici NON mangiano sempre e mostrano periodi di calma (come il nostro, ad esempio). Ma anche buchi neri attivi recenti non lo sono per tempi lunghi e la loro crescita è molto ridotta. Le fasi di aumento di massa parossistica si riferiscono alle prime fasi di vita, quando le condizioni erano ben diverse dalle attuali. Oggi, il più delle volte, sono le collisioni mutue che innescano fenomeni di attività. In ogni modo, sappiamo anche che il futuro dell'Universo più lontano vedrà l'unione dei gruppi di galassie in un'unica supergalassia con un superbuco nero che lentamente potrebbe essere l'unico oggetto dell'antico ammasso: buchi neri giganteschi sparsi qua e là nell'Universo. Tutto ciò, se capiterà, avrà tempi lentissimi, mentre la fase di crescita giovanile (non ancora chiarita del tutto) deve essere stata rapidissima.

    Nell'articolo si parla di come si possa raggiungere una certa massa nel giro di poche centinaia di milioni di anni. Molto più gas a disposizione; meno spazio; molte più galassie vicine tra loro;ma -forse- non basta ancora... Ma poi la crescita è continuata lentamente e in modo molto ridotto. Un po' come capita alle creature viventi... :wink:

  7. Claudio M

    Grazie per la risposta ma, se permetti, vorrei fare un piccola precisazione e una domandina 'facile facile'
    È vero che il buco nero della nostra galassia è in fase di pausa, ma penso che ciò sia dovuto perché usiamo tempi umani (secoli o migliaia di anni) mentre io mi riferivo a tempi cosmici (miliardi di anni).
    Senz'altro il quasar si sarà preso delle 'pause caffè' ma, fra una pausa e l'altra, suppongo che abbia continuato a mangiare migliaia/milioni di stelle, materia varia e anche qualche buco nero, (ovviamente non nelle quantità iniziali).
    Perciò suppongo che, se potessimo vederlo come è 'oggi', avrebbe una massa superiore e non di poco.
    Domandina.
    La famigerata 'materia oscura' (c'è - non c'è?)
    L'unica cosa che so è che, se c'è', non interagisce con la materia barionica ma la attrae.
    Se ha una forza di attrazione penso che sia soggetta alla gravità delle stelle e dei buchi neri, perciò dovrebbe anche lei, insieme alla materia 'normale', cadere oltre l'orizzonte degli eventi, ma non interagendo con la materia in modo 'silenzioso' senza emettere radiazioni di nessun genere.
    Ciò spiegherebbe le pause caffè
    È pura fantascienza o è possibile?

  8. caro Claudio,
    il nostro buco nero lo vediamo com'è OGGI, dato che dista solo poche migliaia di anni luce. Perché dici: "potessimo vederlo com'è oggi"? Come già detto, è in fase quiescente e avrà nuovi momenti un po' frenetici solo quando incontrerà una nuova galassia con cui unirsi (Andromeda, probabilmente). Può darsi che cresca ancora, ma niente a confronto dei primi tempi... e poi se non arriva nuova materia ha poco da mangiare...

    Nessuno sa ancora se esiste e come è fatta la materia oscura. In ogni modo, per essere ingoiati da un buco nero bisogna andargli abbastanza vicino e solo quando sei oltre a un certo limite si comporta come un oggetto peculiare. Se il Sole diventasse un buco nero, ad esempio, la Terra farebbe esattamente quello che sta facendo oggi...

    Potremmo anche immaginare che un buco nero mangi materia oscura nello stesso modo che mangia materia normale. Ben poca cosa, comunque, rispetto a quella che ci dovrebbe essere dappertutto.

  9. Claudio M

    Scusa, probabilmente mi sono espresso male, ma quando parlavo di 'Perciò suppongo che, se potessimo vederlo come è ‘oggi’, avrebbe una massa superiore e non di poco' non intendevo il nostro buco nero della nostra galassia ma quelle del Mega quasar/buco nero a 12 miliardi di anni fa

  10. Ops... Claudio... avevo capito male... Mah, come dicevo, può darsi che sia cambiato di poco, chissà chi ha incontrato e come... Resta il fatto che non vediamo niente di simile tra le galassie vicine e quindi vecchie come la nostra. O, al limite, buchi neri non tanto più grandi di quel "mostro"... Probabilmente si sono messi tutti a dieta forzata rispetto ai primi anni di vita. :wink:

  11. Rita

    Avrei una domanda da rivolgerle:

    -quanti buchi neri supermassicci conosciamo? non il numero stimato ma effettivo fino ad ora?

    Grazie

  12. la maggior parte delle galassie dovrebbe possederne uno al suo centro

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