buchi neri supermassicci, come si formano?

[Dinamo]

Forse lo ho letto da qualche parte ma di sicuro non me lo ricordo e adesso il dubbio mi assilla: come si formano i buchi neri supermassicci al centro delle galassie??

[Red Hanuman]

Bella domanda! Esattamente non si sa.

Il problema risiede nel fatto che la materia, per raggiungere un BN, deve perdere parte del momento angolare, altrimenti si genera un disco di accrescimento che limita la materia in ingresso al BN.
E' già un problema per un BN stellare, figurati per un BN supermassiccio...

Comunque, ci sono diverse ipotesi.

Ovviamente, si parte dall'accrezione (o accrescimento): una grossa, enorme nuvola di gas interstellare collassa su se stessa a dare luogo prima ad una quasi-stella (o quasistar), ovvero una stella molto massiccia che si crede possa essersi formata quando l'universo era ancora giovane.
La quasistar è talmente massiccia già in origine (1000 masse solari o più) che il core collassa rapidamente in un BN, ma la massa che lo sovrasta è talmente enorme che impedisce alla stella di esplodere in supernova.
Nello stesso tempo, però, il collasso istantaneo dell'intera massa viene inibito dall'energia rilasciata dalla materia che cade nel BN. Il risultato è un'oggetto che sembra una stella, che collassa definitivamente in qualche milione di anni (circa 7) e che forma un BN di massa intermedia, cioè tra circa 1000 e circa 10mila masse solari, che costituisce il nucleo iniziale del BN supermassiccio.

Oppure, un BNS potrebbe essere il risultato della coalescenza di più BN stellari, magari anche provenienti da un' ammasso stellare piuttosto stretto.

Oppure, potrebbe essere l'ipotetico risultato di un collasso veloce di un'ammasso stellare molto denso, il cui nucleo abbia una densità di stelle tale da richiedere velocità relativistiche per andarsene, il che comporta prima o poi il collasso di tutte le stelle presenti in un BN intermedio.

Infine, potrebbe essere il risultato di un BN primordiale, generatosi dalle fluttuazioni subite dalla materia durante il big bang.

Aggiungo anche un'altra cosa: contrariamente a quanto pensavo, sembra esistere un limite superiore alla massa dei BNS. I cosiddetti buchi neri ultramassicci (UMBHs) potrebbero raggiungere al massimo 50 miliardi di masse solari. Infatti, oltre le 10 miliardi di masse solari il disco di accrescimento che si crea potrebbe essere talmente instabile da collassare in alcune zone in stelle, che potrebbero orbitare indefinitamente attorno ad esso...

[Morimondo]

Aggiungo anche un'altra cosa: contrariamente a quanto pensavo, sembra esistere un limite superiore alla massa dei BNS. I cosiddetti buchi neri ultramassicci (UMBHs) potrebbero raggiungere al massimo 50 miliardi di masse solari. Infatti, oltre le 10 miliardi di masse solari il disco di accrescimento che si crea potrebbe essere talmente instabile da collassare in alcune zone in stelle, che potrebbero orbitare indefinitamente attorno ad esso...

Non ho capito: alcune zone del gas in caduta nel buco nero origina stelle che smettono di spiraleggiare e assumono orbite stabili?

[mbrio76]

Aggiungo anche un'altra cosa: contrariamente a quanto pensavo, sembra esistere un limite superiore alla massa dei BNS. I cosiddetti buchi neri ultramassicci (UMBHs) potrebbero raggiungere al massimo 50 miliardi di masse solari. Infatti, oltre le 10 miliardi di masse solari il disco di accrescimento che si crea potrebbe essere talmente instabile da collassare in alcune zone in stelle, che potrebbero orbitare indefinitamente attorno ad esso...

Grazie per la spiegazione!

Sono numeri talmente immensi da essere difficili da metabolizzare... In ogni caso, sono 10 o 50 miliardi di masse solari?

[Red Hanuman]

Non ho capito: alcune zone del gas in caduta nel buco nero origina stelle che smettono di spiraleggiare e assumono orbite stabili?

Se ho capito bene sembra che, quando il disco di accrescimento raggiunge le dimensioni che può raggiungere nei casi di un SMBH, le parti più esterne diventano instabili e possono collassare in stelle. A questo punto, diventa più complicato per la materia cadere nel BN, e il processo di accrescimento si arresta (almeno, per la materia del disco di accrescimento. Se una stella o un BN dovesse caderci dentro a causa della sua traiettoria, è un'altro discorso...).

Grazie per la spiegazione!

Sono numeri talmente immensi da essere difficili da metabolizzare... In ogni caso, sono 10 o 50 miliardi di masse solari?

Intorno ai 10 miliardi di masse solari comincia ad attivarsi questo fenomeno, oltre i 50 miliardi di masse solari diventa determinante...

[Dinamo]

Grazie mille per le risposte! Davvero grandioso!
Mi piace molto la proposta di un ammasso globulare collassato, e mi sembra anche più probabile delle altre.

[Dinamo]

Intendevo "ammasso stellare", ma non mi lascia correggere...

[corrado973]

Proprio stamattina ho notato 2 fonti che trattano il titolo del 3d e che vi linko :

Un articolo pubblicato sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” descrive una ricerca sui meccanismi di crescita dei buchi neri supermassicci. Un team di sei ricercatrici italiane guidato da Edwige Pezzulli, dottoranda dell’Inaf di Roma, propone un modello che prevede che questi oggetti possano raggiungere masse anche miliardi di volte quella del Sole non con una crescita continua ma con periodici “pasti” molto rapidi durante i quali inghiottono enormi quantità di materia.

Una possibile spiegazione alla crescita dei buchi neri supermassicci


Super-buchi neri primordiali: ecco come si formarono nel primo miliardo di anni dopo il Big Bang

...
Ha affrontato la questione un gruppo di sei ricercatrici italiane guidate da Edwige Pezzulli, dottoranda dell’Inaf di Roma. Il loro studio è stato pubblicato sulla rivista della Royal Astronomical Society inglese “Monthly Notices”.

Lo studio suggerisce che la crescita avvenga in modo discontinuo, con rapide catture di altre masse già accumulate nei dintorni. «Secondo il nostro modello, i dati richiedono che solo un terzo dei buchi neri presenti 12 miliardi di anni fa stesse accumulando materia – dice Rosa Valiante dell’Osservatorio astronomico di Roma, coautrice dello studio e membro del team. – Appena 200 milioni di anni prima solo il 3 per cento dei buchi neri stava consumando materia. A quanto pare, il tempismo è tutto». Il lavoro delle sei ricercatrici parte dall’ipotesi che, al momento della loro nascita, i buchi neri avessero una massa pari a un centinaio di volte quella del Sole. «Questi buchi neri “leggeri” potrebbero essere ciò che rimane della prima generazione di stelle massicce, formatesi poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang», spiega Maria Orofino, dottoranda alla Scuola Normale Superiore di Pisa e coautrice della ricerca. Secondo il modello sviluppato dal team di Edwige Pezzulli, dopo la loro formazione questi buchi neri primordiali furono in grado di accumulare materia in grandi quantità e in tempi brevi, arrivando a contenere miliardi di Soli in circa un miliardo di anni.

https://arxiv.org/pdf/1612.04188.pdf