Scoperta la dinamica dei buchi neri supermassicci e dei loro anelli di accrescimento
In una simulazione computerizzata recentemente sviluppata, è stato osservato il comportamento del gas mentre si avvolge attorno a un buco nero . Le variazioni di densità del gas sono rappresentate attraverso diverse intensità di colore, con tonalità più chiare che indicano densità maggiori. I buchi neri supermassicci , che possono essere milioni o miliardi di volte più pesanti del nostro sole, si trovano al centro della maggior parte delle galassie, inclusa la Via Lattea. Questi fenomeni astronomici sono noti soprattutto per i loro dischi di accrescimento , formati dai resti di stelle sfortunate che sono state strappate e catturate dai buchi neri, i quali si “nutrono” di questi dischi.
Gli scienziati hanno a lungo dibattuto su come il materiale catturato dal buco nero non precipiti immediatamente nel suo abisso, ma si aggrega formando un disco caldo e velocemente rotante che poi spiraleggia verso il buco nero. Durante questo processo, il disco irradia luminosamente convertendo l’energia gravitazionale in calore. Il disco rappresenta la principale fonte di luce di un buco nero e persiste finché vi è materiale nelle vicinanze da essere assorbito.
La nuova simulazione suggerisce che la longevità dei dischi di accrescimento potrebbe essere quasi completamente regolata dai campi magnetici del buco nero, che indirizzano il gas a formare dischi. Questa simulazione, che per la prima volta ha tracciato il percorso del gas primordiale dall’inizio dell’universo fino al suo arrivo nel disco di accrescimento di un buco nero supermassiccio, potrebbe aiutare gli scienziati a perfezionare le loro previsioni riguardo vari aspetti dei dischi di accrescimento, come la loro massa, spessore e velocità di caduta del materiale.
Phil Hopkins, un astrofisico teorico del California Institute of Technology, ha osservato che, contrariamente alle teorie che descrivono i dischi come piatti, le osservazioni astronomiche mostrano che sono piuttosto “soffici”. La simulazione ha aiutato a comprendere come i campi magnetici contribuiscano a mantenere il materiale del disco più “gonfio”.
Per replicare la dinamica di un buco nero supermassiccio in modo virtuale, il team di Hopkins ha inserito dati relativi alla fisica di vari fenomeni cosmici su scala galattica, inclusi quelli che governano la gravità, la materia oscura e l’energia oscura, oltre a stelle e galassie. Creare tale simulazione ha rappresentato una sfida computazionale significativa, richiedendo un codice in grado di gestire tutta la fisica complessa coinvolta.
La simulazione ha seguito un buco nero 10 milioni di volte più pesante del nostro sole, a partire dall’universo primordiale, attraversando un intreccio complesso di galassie in fusione, fino a concentrarsi su un buco nero supermassiccio attivo circondato da un disco di accrescimento. I campi magnetici sono visibili mentre sottraggono momento al disco, permettendo al materiale di spiraleggiare verso l’interno fino a raggiungere l’orizzonte degli eventi, il “limite” del buco nero da cui nulla può sfuggire.
Questa scoperta, pubblicata a marzo su The Open Journal of Astrophysics, offre una nuova prospettiva sulla struttura e dinamica dei dischi di accrescimento dei buchi neri supermassicci.