24/09/18

La materia cade veramente nei buchi neri... fate attenzione! **

Tutti lo sanno e tutti lo dicono: il buco nero è un cannibale che mangia tutto ciò che gli passa a tiro... ma chi ha mai visto "veramente" il mostro all'opera? Ci si ferma sempre al disco di accrescimento che circonda l'orizzonte degli eventi... e poi?

Prima di iniziare a leggere questa news sarebbe meglio dare un'occhiatina QUI, tanto per capire come masse enormi che ruotano non causino soltanto la deformazione dello spaziotempo, ma anche un suo effetto di trascinamento. Ovviamente, tutto ciò, come sempre, è previsto dalla relatività generale e ha portato alla definizione dei buchi neri rotanti di Kerr.

Non vogliamo certo entrare nei particolari, ma ciò che conta è che i dischi di accrescimento non si formano soltanto a causa della  velocità della materia avvicinatasi troppo (cosa spiegabile anche con la meccanica newtoniana, come dimostrano pianeti e anelli che si inseriscono in orbita attorno alla massa principale), ma  subiscono anche gli effetti del trascinamento spaziotemporale di una massa gigantesca rotante.

Questo tipo di effetto si può anche avvertire a seconda della distanza del disco dall'orizzonte degli eventi (cosa già discussa nello stesso link di prima), ma le cose possono essere ancora più complicate. Innanzitutto, dobbiamo tenere presente che il disco di accrescimento si può anche formare in modo non simmetrico rispetto alla rotazione del buco nero. D'altra parte, anche la nostra Terra si guarda bene dal ruotare attorno al Sole secondo il piano perpendicolare al suo asse (ciò determina vari fenomeni, tra cui quello dell'analemma solare, che il nostro amico Pautasso ci ha spiegato QUI).

Ne segue una bella confusione e, in linea di massima, questo disallineamento permette al buco nero di recuperare più materia dal disco rispetto al caso "regolare". Recuperare non vuol dire vedere, dato che la materia si avvicina lentamente alla sfera di non ritorno. Una cosa che si vede, invece, abbastanza bene è il getto di materia che esce dal buco nero (ancora meglio e più precisamente delle parti più interne e più energetiche del disco) e che può raggiungere frazioni non indifferenti della velocità della luce. Esso ci indica anche quanto stia realmente mangiando il buco nero, anche se la parte veramente ingoiata si nasconde alla vista. Siamo nel caso dei nuclei galattici attivi e nei quasar. Normalmente, si vede il getto che viene verso di noi, più o meno inclinato, e quindi si ci aspetta un blueshift che permette di misurarne la velocità.

Ma, nel caso di una galassia a circa un miliardo di anni luce da noi, la faccenda presenta stranezze che non possono non far pensare a un disco fuori asse e alla catena di effetti che Einstein aveva previsto. In parole molto semplici, il disco si "spezza" in più dischi con inclinazioni diverse e questi possono facilmente scontrasi tra loro.

E' come se due palline mentre ruotano attorno a qualcosa si urtassero, in modo da annullare la loro velocità reciproca. Ne conseguirebbe che, senza una propria velocità, esse sarebbero in balia completa della massa che le sta aspettano con ingordigia. Non per niente, abbiamo già visto cosa succederebbe alla Terra se fermassimo il suo movimento di rivoluzione attorno al Sole... Insomma, la materia non potrebbe che cadere direttamente verso il buco nero accelerando in modo impressionante. Sappiamo bene che non potremmo mai vedere esattamente il momento di scomparsa dentro l'orizzonte (ricordiamoci dell'astronave in caduta libera vista da lontano...), ma capiremmo benissimo che per lei non c'è più scampo e che è questione di pochissimo tempo (locale...).

Ma... come accorgersene? Beh, se ciò che riesce a scappare è spostato verso il blu, ciò che sta cadendo deve essere spostato verso il rosso. E così è stato! La velocità di caduta è già impressionante: 1/3 di quella della luce, centomila chilometri al secondo...

Un'osservazione fondamentale, non solo perché si può dire di aver visto il buco nero ingoiare letteralmente qualcosa, ma perché potrebbe dimostrare che buchi neri rotanti, con dischi non allineati, avrebbero una capacità elevatissima di divorare e quindi crescere più in fretta del previsto.

Mi raccomando, non prendete tutto alla lettera: ho cercato di semplificare e schematizzare la faccenda, come si può notare guardando lo schema riportato di seguito...

Il trascinamento dello spaziotempo rotante "strappa" parte del disco di accrescimento disallineato e forma degli anelli inclinati in modo strano. Essi possono collidere e annullare la velocità delle particelle di materia e farle cadere direttamente nel... buco! Fonte:K. Pounds et al. / University of Leicester
Il trascinamento dello spaziotempo rotante "strappa" parte del disco di accrescimento disallineato e forma degli anelli inclinati in modo strano. Essi possono collidere e annullare la velocità delle particelle di materia e farle cadere direttamente nel... buco! Fonte: K. Pounds et al. / University of Leicester

o in questo filmato molto esplicativo

Articolo originale QUI

 

4 commenti

  1. Mario Fiori

    Questo è dovuto alla misurazione fatta sui grandi buchi neri galattici, mi pare di capire? Non vale per quelli più piccoli o sbaglio?

  2. caro Mario,

    direi che i più grandi sono più facili da studiare, hanno molta più materia a disposizione, ma... non escluderei che una cosa simile potrebbe capitare anche a un buco nero stellare. Anche lui potrebbe avere un disco disassato e una compagna che lo rifornisce di cibo...

  3. Mario Fiori

    E , essendo "piccolino" si nasconde meglio e mantiene la privacy mangiando nin tranquillità.

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