03 Dic 2018 Fontane Gassose Attorno ai Buchi Neri
Grazie ai dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) e a simulazioni a computer i ricercatori hanno scoperto l’origine della forma ‘a ciambella’ assunta dal materiale vorticante attorno ai buchi neri supermassicci: il gas espulso dalle regioni centrali interagisce con il gas in caduta verso il divoratore cosmico, tanto da creare un moto di circolazione simile a quello dell’acqua in una fontana, in un ciclo continuo.
Gran parte delle galassie ospitano al loro centro buchi neri supermassicci, che in alcuni casi divorano avidamente materiale circostante. Secondo gli astronomi la materia, piuttosto che precipitare direttamente, va a formare attorno al buco nero attivo una struttura a forma di ciambella, che gli astronomi definiscono toro. Un team di scienziati guidato da Takuma Izumi del National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) ha utilizzato il radiotelescopio ALMA per studiare il buco nero supermassiccio nel cuore della Galassia del Compasso, situata a 14 milioni di anni luce dalla Terra. Il team ha confrontato in seguito le osservazioni con complesse simulazioni a computer del gas in caduta verso un buco nero. I risultati hanno rivelato che la presunta “ciambella” non è affatto una struttura rigida, ma un insieme complesso di componenti gassose altamente dinamiche.
Impressione artistica del moto del gas attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia del Compasso. Le tre componenti gassose della struttura sono riconoscibili: un disco di denso gas molecolare in caduta, caldo gas atomico in uscita e gas che ritorna nel disco Credit: NAOJ
Da principio il gas molecolare in caduta verso il buco nero forma un disco di materiale vicino al piano di rotazione. Man mano che il materiale si avvicina al buco nero, viene riscaldato finché le molecole si spezzano in atomi e ioni componenti. Alcuni di questi atomi vengono espulsi al di sopra e al di sotto del disco, senza venire direttamente assorbiti dal buco nero. Questo caldo gas atomico ricade poi nel disco creando una turbolenta struttura tridimensionale, in un ciclo continuo simile a quello di una fontana.
“Precedenti modelli teorici prevedevano come ipotesi a priori che la ciambella fosse rigida”, spiega Keiichi Wada della Kagoshima University in Giappone. “Piuttosto che partire da ipotesi, la nostra simulazione è partita dalle equazioni fisiche e ha dimostrato per la prima volta che la circolazione del gas forma naturalmente una ciambella. La nostra simulazione può spiegare varie caratteristiche osservative del sistema. Indagando tramite ALMA sul moto e sulla distribuzione del gas molecolare freddo e del gas atomico caldo, abbiamo dimostrato l’origine delle cosiddette strutture a ‘ciambella’ presenti attorno ai buchi neri attivi”. Lo studio è pubblicato su Astrophysical Journal.
[ Barbara Bubbi ]
Nell’immagine la Galassia del Compasso ripresa dal telescopio Hubble
Credit: Andrew S. Wilson (University of Maryland); Patrick L. Shopbell (Caltech); Chris Simpson (Subaru Telescope); Thaisa Storchi-Bergmann and F. K. B. Barbosa (UFRGS, Brazil); and Martin J. Ward (University of Leicester, U.K.) and NASA/ESA
https://alma-telescope.jp/en/news/press/agn-201811
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