Semi di buchi neri

Vicino ai margini dell’Universo visibile ci sono alcuni degli oggetti più brillanti mai osservati, conosciuti come quasar, che si ritiene contengano buchi neri supermassicci della massa di oltre un miliardo di volte quella del nostro Sole. Simulazioni di Kentaro Nagamine al Department of Earth and Space Science all’Osaka University e Isaac Shlosman dell’University of Kentucky e i loro collaboratori hanno rivelato per la prima volta come questi buchi neri si siano formati 700 milioni di anni dopo il Big Bang.

“L’Universo primordiale era costituito da un plasma denso, caldo ed uniforme”, spiega Nagamine. “Quando si è raffreddato, le fluttuazioni nella distribuzione di massa hanno formato i semi attorno a cui la materia poteva addensarsi a causa della gravità”. Queste sono le origini delle prime stelle. Processi simili potrebbero avere successivamente portato alla formazione di strutture più grandi come i buchi neri supermassicci.

Fino a poco tempo fa, molti ricercatori pensavano che i buchi neri supermassicci si fossero originati dal collasso di alcune delle prime stelle. Ma questo processo porterebbe alla formazione di piccoli buchi neri. Nagamine e i collaboratori hanno simulato una situazione diversa, in cui i buchi neri supermassicci sono seminati da nubi di gas che cadono in pozzi creati da materia oscura, la materia invisibile che pervade l’Universo.

Simulare le dinamiche di enormi nubi di gas è estremamente complesso, per cui il team ha dovuto usare alcuni accorgimenti per semplificare il problema. “Anche se abbiamo accesso a supercomputer estremamente potenti al Cybermedia Center dell’Osaka University e al National Astronomical Observatory of Japan, non siamo in grado di simulare ogni singola particella di gas”, spiega Nagamine. “Invece, modelliamo scale spaziali più piccole. Questo ci permette di simulare tempi molto più lunghi di quanto fosse possibile in precedenza.”

I ricercatori hanno scoperto che la maggior parte delle particelle nelle loro simulazioni non sono cresciute molto, a parte il caso di un seme centrale, che è cresciuto rapidamente fino a più di 2 milioni di masse solari in soli 2 milioni di anni, il che rappresenta un percorso fattibile verso un buco nero supermassiccio. Inoltre, quando il gas è collassato attorno al seme centrale, ha formato due dischi di accrescimento disallineati, che non sono mai stati osservati prima.

In un altro studio recente, Nagamine e i suoi collaboratori hanno descritto la crescita delle galassie massicce che si sono formate intorno allo stesso periodo dei buchi neri supermassicci. I ricercatori sperano che le loro simulazioni saranno convalidate da dati reali quando il James Webb Space Telescope della NASA, che dovrebbe essere lanciato nel 2018, osserverà sorgenti lontane in cui stia avvenendo il collasso del gas.

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2016/03/quasars-of-the-new-universe-formed-by-wells-of-dark-matter.html