Come ti accelero un buco nero

I buchi neri supermassicci delle galassie tendono a ruotare sempre più velocemente. Questa scoperta, effettuata attraverso osservazioni radio, ottiche e X, getta nuova luce sull’evoluzione degli oggetti più energetici dell’Universo.

E’ già un paio di volte che parliamo della fusione di buchi neri galattici. Questa volta sembra che il loro studio possa dare informazioni ancora più straordinarie

Sappiamo molto bene che probabilmente ogni galassia contiene al suo centro un buco nero supermassiccio, con una massa pari a milioni o miliardi di volte quella del Sole. Essi non possono essere visti direttamente, ma solo attraverso i dischi di accrescimento che si formano intorno a loro raggiungendo temperature altissime ed emettendo radiazioni osservabili nel radio e nell’X. Insieme alle radiazioni si notano quasi sempre due getti a loro associati. L’origine di questi getti è piuttosto complessa, ma sicuramente legata alla rotazione dei buchi neri.

Immagine artistica di una galassia, contenente al suo centro un buco nero rotante

Un’immagine “artistica” di una galassia, contenente al suo centro un buco nero rotante che attiva due violentissimi getti di materia, perpendicolari al piano di $rotazione$.

Confrontando modelli teorici e osservazioni in varie lunghezze d’onda si è finalmente trovata una relazione importantissima tra $rotazione$ e caratteristiche dei getti.

In particolare le onde radio hanno permesso di collegare il processo di accrescimento dei dischi attorno al buco nero, la potenza e l’estensione dei getti e la velocità di $rotazione$ dei buchi neri. Inoltre, si sono avute chiare prove di come questa velocità di $rotazione$ è cambiata nel tempo. In tempi remoti, infatti, quando l’Universo aveva una grandezza di circa la metà di quella attuale, quasi tutti i buchi neri galattici ruotavano molto lentamente. I buchi neri odierni (o quanto meno i buchi neri temporalmente più vicini a noi) mostrano invece velocità di $rotazione$ spesso estremamente più alte.

La conclusione è che i buchi neri che si accrescono attraverso la materia che li circonda ruotano lentamente, mentre quelli che hanno avuto una fusione con colleghi di altre galassie hanno incrementato di molto la loro $rotazione$. In altre parole, a mano a mano che le galassie di uno stesso ammasso si uniscono insieme, si ha come risultato un’accelerazione della $rotazione$ dei loro buchi neri centrali.

Dato che questi fenomeni di fusione causano distorsioni dello spazio tempo prevedibili teoricamente (le ormai celebri onde gravitazionali), ci si aspetta di “sentire” un rumore di fondo di onde gravitazionali, qualcosa che dovrebbe cambiare i periodi di pulsazione delle onde radio che si osservano nelle pulsar.

Forse non si dovrà aspettare molto per rivelare questo tenue “disturbo”. Nel 2019 il gigantesco radio osservatorio denominato “Square Kilometre Array” sarà all’$altezza$ del nuovo, difficile compito. Esso sorgerà in Australia è coprirà una zona con un raggio di circa 3000 km, equivalente a un’area di raccolta dati di un chilometro quadrato, con una risoluzione mai ottenuta finora.

Chi vuole andare nei dettagli dell’articolo originale, può cliccare qui

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14 Commenti

  1. Ciao Enzo.

    Ma è possibile che si fondano due buchi neri con velocità di rotazione di verso opposto? In questo caso aumenterebbe comunque di molto la velocità di rotazione totale? Articolo interessante!

  2. Enzo,bell’articolo,ho da fare una piccola domanda fantascentifica secondo te e possibile che un buco nero supermassiccio possa tra miliardi di anni ingoiare intere piccole galassie ormai spente?
    Ciao a tutti! :mrgreen:

  3. @Lampo,
    estrapolando quanto succede per la collisione di oggetti planetari (tipo asteroidi), non mi stupirei che comunque una fusione accrescesse il momento angolare risultante. Direi proprio che il momento angolare iniziale delle due strutture poco influenzi quello finale.
    @Raffaele,
    in realtà lo fa già… Non è proprio il buco nero, ma la galassia che lo ospita che “ingoia” galassie più piccole. Come conseguenza il suo buco nero fagocita quello della galassia più piccola e anche parte del suo gas e polvere.

  4. MMM…non mi convince fino in fondo…due oggetti con velocità di rotazione opposta hanno momento angolare di ugual direzione ma diverso opposto, quindi se mai si dovessero unire il momento angolare totale potrebbe anche avere un modulo inferiore a quello iniziale…no?

  5. caro Lampo,
    il fatto è che il momento angolare introdotto dall’urto deriva dalla velocità d’impatto e dal verso di incontro e non dai momenti angolari precedenti. In qualche modo esso è indipendente da quello iniziale… Non dobbiamo infatti sommnare i momenti angolari come dici tu, ma introdurre un nuovo momento angolare che dipende solo dalla geometria e dalla velocità dello scontro. Due palline che ruotano come vuoi e che si urtano a grande velocità “dimenticano” la loro rotazione… O qualcosa del genere….

  6. Continuo a far fatica ad estendere il tuo concetto a due cose mastodontiche come due buchi neri chevanno a fondersi ma mi fido…ci penserò su…

    Grazie Enzo comunque!

  7. @ Lampo:
    Penso che quando due buchi neri si fondono, dovendosi conservare il momento angolare complessivo del sistema (isolato), si debba mantenere invariata la somma vettoriale di tre momenti: i due momenti “propri” dei due b.n. ovvero riferiti ai rispettivi centri di massa (che se fossero esattamente opposti in effetti si annullerebbero), più il momento angolare relativo tra i due centri di massa, dovuto al disallineamento delle traittorie iniziali e che nulla ha a che vedere con i primi due e che in effetti potrebbe essere prevalente rispetto ad essi. Se ho capito bene, penso che Enzo si riferisse a quest’ultimo momento quando afferma che i momenti iniziali delle due strutture poco influenzano il momento finale.
    @ Enzo:
    E il progetto LISA, se mai sarà lanciato, dovrebbe fare più o meno la stessa cosa ?
    è vero che nel 1987 fu mancata per un soffio la possibilità di rilevare direttamente le onde gravitazionali dai rilevatori a terra ?

  8. caro Lampo,
    daraggio dice il giusto… 😛 Il momento angolare risolutivo è quello che deriva dalle condizioni di “scontro”. Immagina due sfere NON ruotanti che si urtano in modo non centrale. La risultante sarà una rotazione di entrambe (pensa al biliardo ad esempio…). Poco cambia se le sfere ruotavano o non ruotavano, o almeno chi comanda alla fine è la “botta” conclusiva… Nel nostro caso, dopo l’urto finale che impone un certo momento angolare, le sfere si appiccicano una all’altra…. O qualcosa del genere, ovviamente….

    caro Daraggio,
    sì hai ragione. Fu mancata la scoperta (forse) perchè il rivelatore a terra era momentaneamente fuori uso… che iella!

  9. @enzo e daraggio

    grazie, il vostro ragionamento lo capisco bene anche se continua a sembrarmi un pò approssimativo…continuano a sembrarmi situazioni non paragonabili due buchi neri che si FONDONO e due palle da biliardo che rimbalzano…sono due tipi di fisica troppo diversi! Comunque non voglio continuare ad annoiarvi con questa discussione, sicuramente prima o poi avremmo occasione di parlare dal vivo a quattrocchi… e vedrete che bella discussione nascerà!

    Grazie comunque ad entrambi e buona serata!

  10. Enzo una domanda un pò provocatoria,secondo te sarebbe possibile sfruttare la potenza energetica di un buco nero per ricavarne energia?
    almeno avremo 2 risultati:
    1 niente più petrolio e stupide lobby che ci dissanguano un buco nero a la potenza di miliardi di soli anche uno di medie dimensioni
    2 la terra sarebbe libera e pulita libera dal petrolio e pulita dai pannelli solari e dalle cosidette energie pulite.
    Fammi sapere grazie! :mrgreen:

  11. caro Raffaele,
    non c’è bisogno di “scomodare” un buco nero galattico per avere energia sufficiente per il nostro piccolo mondo…. Basterebbe sfruttare l’energia solare, ma cercando veramente di capire come fare, senza interessi reconditi e volontà di sfruttare i più poveri per facilitare i più ricchi… Il vero cambiamento non è nell’energia che si può produrre, ma nella testa “vuota”, arrogante e egoistica dell’uomo. Se cambiasse quella finirebbero anche i problemi energetici… Se resta com’è, neanche un buco nero potrà mai servire. Darebbe molto ai pochi potenti e lascerebbe i bisognosi così come sono… 👿

  12. Enzo che ottimismo! 😈
    Allora ci possiamo considerarare già estinti,nel senso che per far cambiare mentalità agli stupidi politici mangia soldi che governano il mondo non solo l’italia e cambiare mentalità agli avidi e squallidi potenti che sfruttano il prossimo e la nostra terra,ci vorrebbe solo un grande MIRACOLO!
    Cosa che attualmente non vedo!
    Per lo sfruttamento dell’energia solare però non sono molto d’accordo sai,le ragioni sono che esso e ingombrande spreca spazio x l’installazione e da poca potenza in confronto alle fonti fossili,potrebbe essere utilizzata l’immondizia nei termovalorizzatori,e la geotermia,ma le fonti alternative al petrolio,al carbone e al gas sono molto deboli energeticamente parlando,solo il nucleare e pari o forse superiore alle fonti fossili ma e pericoloso,perciò o chiesto se fosse possibile sfruttare una enorme fonte energetica,esterna al pianeta dalla durata di miliardi di anni come un buco nero. 😯
    Avvolte mi trastullo come Hawking,pensando madonna quando spreco energetico nell’universo e noi che ci scervelliamo su come ricavare energia,da fonti troppo sporche per il pianeta,ho se solo potessimo utilizzare anche una misera frazione dell’energia e delle smisurate risorse cosmiche non avremmo nessun problema ne energetico,ne socio politico!
    Ma a questo quelle teste di cazzo dei politici mondiali non pensano mai? 😈 Ciao e grazie della risposta

  13. Lo studio dei buchi neri finirà per svelare ii segreti più profondi dell’universo, perchè i fenomeni astrofisici che si verificano al loro interno sconvolgono tutte le leggi che governano l’universo o, perlomeno, sulle quali l’universo si evolve e si regge. Credo che in essi si possa trovare la risposta alle grandi domande sul principio e la fine di tutte le cose. Sia nel macro che nel micro. La vastità e l’imponenza di quel fenomeno, si traduce, alla fine, nella dissoluzione della materia fino alla sua riduzione nello stato definitivo di schiuma quantistica. Cioè l’inizio e la fine della materia stessa. Tempi d’oro per la scienza!