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14/03/17

Buchi neri e stelle primordiali **

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

 

Inserisco due ricerche in un solo articolo, dato che entrambe si riferiscono alla nascita degli oggetti più importanti e più vecchi del Cosmo: i buchi neri galattici (i motori delle galassie) e le prime stelle, quelle che hanno potuto utilizzare solo l’idrogeno e l’elio creatosi subito dopo il Big Bang.

Nessuna delle due ricerche si basa direttamente su osservazioni, ma entrambe danno delle indicazioni che potrebbero essere molto interessanti.

Cominciamo con i buchi neri galattici, cresciuti troppo in fretta secondo i modelli correnti. Ne abbiamo parlato spesso e sembra proprio impossibile che l’unione di buchi neri stellari abbia potuto creare dei giganti nel giro di poche centinaia di milioni di anni. Un processo che sembrerebbe aver bisogno di miliardi di anni, eppure i buchi neri delle galassie primordiali sono già super sviluppati.

Si è anche pensato che essi siano nati dal collasso gravitazionale del gas primigenio, ossia prima delle stesse galassie e siano serviti come aggregatori di materia. Tuttavia, anche in questo caso, gli atomi di idrogeno dell’Universo primitivo, durante la fase oscura, erano un po’ troppo dispersi per riuscire ad arrivare ad addensarsi in oggetti così massicci. Molto più sensato limitarsi a stelle e all’unione di queste in gruppi galattici.

Ed ecco, allora, un’idea che sta un po’ a mezza strada e che non mi dispiace per niente, anche perché sarà verificabile con i prossimi telescopi, primo fra tutti Webb. Una galassia, con un buco nero centrale, relativamente piccolo, inizia la sua evoluzione, gioendo delle nascite stellari, magari proprio le prime in assoluto o, al limite, le seconde…

Ormai, però, l’Universo è pieno di galassie in formazione e tante sono curiose, soprattutto se piccole. Esse vengono attratte da quella che si sta evolvendo e non si accorgono di emettere ancora un sacco di radiazioni che investono la sorella in piena fase creativa. Radiazioni calde fanno in fretta a distruggere l’idrogeno molecolare e ridurlo nuovamente in atomi. La nascita stellare si blocca e il gas troppo caldo inizia a piombare verso il buco nero ingrassandolo in modo mostruosamente veloce. Un semplice blocco delle nascite, sufficiente a far crescere il motore, rimpinzato oltre ogni limite.

Il buco nero a sinistra è costretto a crescere in modo abnorme a causa delle radiazioni caldissime della galassia vicina, che interrompono la formazione stellare nella galassia che ospita il buco nero. Fonte: John Wise, Georgia Tech
Il buco nero a sinistra è costretto a crescere in modo abnorme a causa delle radiazioni caldissime della galassia vicina, che interrompono la formazione stellare nella galassia che ospita il buco nero. Fonte: John Wise, Georgia Tech

Sono state fatte simulazioni al computer e si è visto che la faccenda potrebbe funzionare a patto che … “non troppo caldo né troppo freddo”, ossia le galassie rompiscatole non devono essere troppo grandi o troppo piccole così come non possono essere troppo lontane o troppo vicine. Insomma, la solita storia che, in fondo,  governa l’Universo dalle galassie fino ai giochi della meccanica quantistica.

Articolo originale QUI

 

L’altra ricerca, invece, descrive come si potrebbero riconoscere le stelle di prima generazione. Ovviamente, sperare di vedere stelle singole a tali distanze non sarà facile nemmeno nel prossimo futuro. Si potrebbe, però, scovarle nel momento della loro esplosione (sarebbe già molto…).

Una ricerca teorica, basata sui dati relativi ai vari tipi di supernova, ha creato un modello che descriverebbe ciò che si dovrebbe vedere quando Webb sarà in orbita. Ogni supernova ha una sua curva di luce peculiare, data da un picco di luminosità seguita da un andamento quasi piatto e poi da una lenta discesa. Le caratteristiche più raffinate di questo andamento dipendono molto dalla metallicità della stella esplosa, ossia dalla quantità di elementi pesanti già presenti nella “fabbrica” prima che li costruisse lei stessa.

Si è calcolato che l’onda di shock e il tratto pianeggiante dovrebbero essere più corti in una stella povera di metalli. In particolare, esse dovrebbe apparire più azzurra e meno luminose. Insomma, il modello è pronto… adesso non ci resta che aspettare e vedere se funzionerà.

In un Universo buio e pieno di idrogeno ed elio per circa 100 milioni di anni dopo il Big Baang, iniziano a formarsi e a esplodere le prime stelle giganti. Un lampo azzurro che speriamo di vedere tra non molto. Fonte: Kavli IPMU
In un Universo buio e pieno di idrogeno ed elio per circa 100 milioni di anni dopo il Big Bang, iniziano a formarsi e a esplodere le prime stelle giganti. Un lampo azzurro che speriamo di vedere tra non molto. Fonte: Kavli IPMU

Vedere esplodere in diretta una delle prime stelle, una delle pioniere dell’Universo, sarà veramente emozionante e commovente. E inoltre… “il gas sarà sempre più blu!”

Un poster dell’articolo si può trovare QUI

 

 

2 commenti

  1. Mario Fiori

    Enzo carissimo secondo me con la frase finale del primo articolo: la solita storia che governa l'universo dalle Galassie alla Meccanica Quantistica, hai  racchiuso veramente tutto ; il nodo è proprio li e si conclude con tutto ciò che ci ha detto e quello che  non ci ha ancora detto la Meccanica Quantistica. Questi buchi neri galattici di dimensioni inverosimili nascondono (visto che sono neri lo fanno benissimo) il vero succo del Tutto.

  2. caro Maario,

    sono perfettamente d'accordo: nell'Universo le leggi dell'infinitamente grande e dell'infinitamente piccolo dovranno abbracciarsi, prima o poi... :wink:

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