Dischi di Accrescimento Come Cibo per Buchi Neri

Dischi di Accrescimento Come Cibo per Buchi Neri

Un nuovo studio si pone l’obiettivo di indagare sulla formazione di massicci buchi neri stellari, come quelli la cui fusione ha innescato l’emissione di onde gravitazionali rilevate recentemente. Secondo i ricercatori simili buchi neri crescono e collidono fra loro mentre si trovano intrappolati all’interno dei dischi di accrescimento che circondano buchi neri supermassicci.

Le coppie di buchi neri in fusione individuate dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) hanno fornito agli scienziati nuove informazioni sui buchi neri di massa stellare, derivanti dal collasso di stelle massicce, ma hanno anche fatto sorgere nuove questioni. Una proprietà sorprendente di questi buchi neri binari è la loro massa, risultata superiore, in molti casi, a 20 masse solari. Esiste un limite teorico alla dimensione che può assumere un buco nero derivante dall’evoluzione di una stella massiccia: tali stelle perdono gran parte della loro massa al termine della loro vita a causa di forti venti stellari, e questo processo dovrebbe portare alla formazione di buchi neri non più grandi di 10-15 masse solari.

Un’ipotesi è che i buchi neri stellari più massicci derivino dalla morte di stelle a bassa metallicità. Si ritiene che le stelle di massa elevata con un contenuto minimo di metalli (elementi più pesanti di idrogeno ed elio) fossero molto comuni nel giovane Universo, e stelle di questo genere non perdono così tanta massa tramite espulsione di venti stellari. Tuttavia, un nuovo studio guidato da Shu-Xu Yi (University of Hong Kong) propone una spiegazione alternativa per la formazione di questi oggetti estremi. Secondo i ricercatori la chiave per comprendere la formazione dei buchi neri stellari più massicci potrebbe risiedere nei dischi di gas e polveri che circondano i buchi neri supermassicci nei nuclei galattici attivi (AGN).

I densi centri delle galassie tendono a formare e ad accumulare un gran numero di stelle in un volume relativamente piccolo, e molte di queste stelle evolveranno in buchi neri. Ma coppie di buchi neri stellari localizzati nel cuore delle galassie potrebbero facilmente rimanere intrappolati nell’enorme disco di accrescimento che circonda i buchi neri supermassicci nel centro galattico. Secondo il team ogni membro di una coppia di buchi neri, con massa iniziale di sole 7 masse solari, può crescere fino a oltre 20 masse solari all’interno del disco di un AGN. Il segnale di onde gravitazionali derivante dalla fusione di due buchi neri come questi potrebbe suggerire un valore di massa di 20-30 masse solari, sebbene inizialmente i buchi neri fossero molto più piccoli. Future rilevazioni di onde gravitazionali, insieme con osservazioni elettromagnetiche, potrebbero aiutare gli scienziati a venire definitivamente a capo del mistero.
[ Barbara Bubbi ]

Nell’immagine illustrazione artistica del disco di accrescimento di un buco nero supermassiccio.
Credit ESA/Hubble (M. Kornmesser)https://aasnova.org/2018/08/01/growing-black-holes-within-accretion-disks/