Il gas che cade verso un buco nero galattico spiraleggia attorno alla massa centrale e si accumula in un disco di accrescimento, dove la materia si comprime e la temperatura si alza. Nella regione più vicina all’orizzonte degli eventi (il punto di non ritorno) parte della materia rotante viene fortemente accelerata e lanciata verso lo spazio sottoforma di due getti opposti di particelle, diretti lungo l’asse di rotazione del buco nero. Le particelle contenute nei getti si muovono a velocità prossime a quella della luce e quando interagiscono tra loro producono raggi gamma, la forma più energetica della luce.
Non si è ancora capito completamente come la materia possa venire accelerata, ma sicuramente il processo si ripete spesso, come è dimostrato da getti galattici che si estendono per milioni di anni luce perpendicolarmente al piano galattico e che mostrano di essere composti da fasi successive.
Su un’altra scala cosmica vi sono i gamma-ray burst (GRB), le esplosioni più violente nell’Universo. Esse vengono comunemente associate alla morte di una stella molto massiccia. Finito il combustibile nucleare la stella collassa fino a raggiungere la densità necessaria a trasformarsi in un buco nero. Parte degli strati superiori della stella esplosa tendono a cadere verso la massa collassante e formano anch’essi un disco di accrescimento che nei pressi dell’orizzonte degli eventi scatena nuovamente getti ad altissima velocità.
In alcuni casi di GRB le particelle raggiungono una velocità pari al 99.9 % di quella della luce. Quando i getti attraversano gli strati più esterni della ex-stella si producono pulsazioni violentissime nei raggi gamma che durano pochi secondi. Swift e Fermi possono rivelare questi impulsi se i getti sono diretti verso la Terra.
Siamo di fronte a due fenomeni apparentemente molto simili: getti lanciati verso di noi che producono luce gamma da parte di buchi neri galattici (i cosiddetti blazar) e getti analoghi dovuti alla morte di una singola stella, poche volte più massiccia del Sole. Un blazer tipico produce in un secondo l’energia prodotta dal Sole in 317 000 anni. Per arrivare all’energia prodotta da un RGB in un secondo, il Sole dovrebbe brillare per ben tre miliardi di anni. I poveri vogliono strafare?
Swift e Fermi hanno deciso di esaminare 54 GRB e 234 blazar e quasar, calcolando la quantità di luce emessa da questi oggetti così simili e così diversi. Sono stati anche aiutati da telescopi disponibili a un confronto che sembrava paragonare gioielli prestigiosi con collanine da mercato rionale. In particolare, Swift e Fermi hanno studiato i raggi gamma e hanno stabilito quanta luce viene emessa dai getti. Osservazioni radio e X hanno invece permesso di determinare la potenza dell’accelerazione delle particelle all’interno dei getti. Alla fine, non si è fatto altro che confrontare i risultati e vedere se esisteva una possibile relazione. Non solo essa esiste, ma è la stessa sia per i piccoli che per i grandi, sia per i più ricchi che per i più poveri. L’Universo non si fa abbagliare dalla quantità, dalla ricchezza e dalle apparenze.
In altre parole, il meccanismo che lancia la materia dal disco di accrescimento attorno a buchi neri di massa estremamente diversa, è lo stesso per tutti.
Quanto trovato è un grande passo in avanti: l’attività dei buchi neri è governata da regole ben determinate, indipendenti dalla massa, età, luminosità e potenza dei getti. Essi utilizzano sempre una frazione quasi costante (dal 3 al 15 percento) dell’energia cinetica delle particelle accelerate per dar luogo all’emissione nei raggi gamma e in altre forme di luce.
E’ come se l’operaio e il miliardario spendessero ciascuno la stessa percentuale delle loro entrate per riscaldarsi. L’importante è che sia sufficiente per entrambi… nessun eccesso e una regola altamente democratica.
Il prossimo passo della ricerca è vedere se anche altri processi in grado di produrre getti da buchi neri (distruzione di stelle per “stiramento” mareale) possano dar luogo a risultati analoghi.
Un ulteriore lato positivo di questa ricerca veramente rivoluzionaria è stata la definitiva unione d’intenti tra gli astrofisici che studiano i GRB e quelli che studiano i blazar. Normalmente, avevano pochi contatti e scambi di idée, dato che pensavano di occuparsi di fenomeni completamente diversi, separati da circa dieci ordini di grandezza. Gli extragalattici, si sono sempre considerati “superiori” ai poveri stellari… E invece, tutto ha la sua importanza e il suo peso… Ci volevano i telescopi spaziali per aprire la mente degli scienziati? Mah….
Me lo sono sempre chiesto anche io come funzionano le dinamiche dei getti polari. che siano dei buchi neri o di un GRB o dell'emissione di una pulsar la dinamica è nebulosa e difatti non si trova materiale che ne parli molto.
Perche la materia o fasci di energia (come nelle pulsar) dovrebbero essere emessi proprio dai poli?
Significherebbe, secondo me, che se noi potessimo esaminare il gradiente gravitazionale dell'orizzonte degli eventi questo sarebbe anisotropico e in prossimità dei poli più basso.
Perche più basso ai poli? Facciamo un esercizio mentale. Immaginiamo una sfera statica (che rapprenta l'orizzonte delgi eventi) che attira tutto ciò che ha intorno. In questo caso non si può parlare di poli visto che ogni punto della sua superfice sarebbe dinamicamente identico agli altri. Ma se la poniamo in rotazione (quindi parliamo di buchi neri di Kerr visto che niente non ruota nell'universo) ecco lo stesso asse di rotazione delinea due punti opposti che hanno dinamiche differenti rispetto agli altri. al centro esatto di questi due punti, i poli, saremmo in un punto neutro rispetto alla rotazione stessa. A questo punto mi chiedo se sia possibile un meccanismo di trasporto della materia dal disco di accrescimento che sta sul piano galattico verso i poli passando per la superfice della sfera ipotetica ossia in prossimità dell'orizzonte degli eventi. L'ipotesi che propongo è che un intenso campo gravitazionale rotante si comporti proprio come il campo magnetico terrestre che cattura le particelle del vento solare e le convoglia ai poli dove avvengono le aurore boreali.
Nel caso del buco nero l'energia in gioco sarebbe cosi elevata che la materia catturata dal disco scorrerebbe di moto spiraliforme (per l'esattezza un vortice sferico-toroidale) verso i poli dove si compatterebbe concentrandosi nelle due spirali polari fino a diventare esotica. A quel punto proprio gli urti tra i vari strati di materia cadente sbalzerebbero via parte di quella materia esotica la quale successivamente ritornerebbe a un livello strutturato sotto forma delle varie particelle che conosciamo creando i cosiddetti blazar.
La restante materia finirebbe inesorabilmente allo stadio di singolarità ossia sotto forma di puro potenziale del vuoto quantistico.
microcosmo e macrocosmo stesse leggi nel piccolo nel grande
sembra proprio una regola dell'Universo: imparati alcuni meccanismi fondamentali, li applica a tutte le scale
Risparmio? Ripetitività? Poca fantasia? No, direi che quando una legge è veramente fisica è giusto che venga applicata a qualsiasi cosa...
potrebbe essere l'effetto dinamo del disco rotante?
A proposito di buchi neri, qualcuno s'è mangiato Rosetta!
http://www.esa.int/Our_Activities/Sp..._a_light_snack