Esiste una massa limite per i buchi neri supermassivi?

[orione2000]

Conoscendo i giganti del cosmo

In gioco ci sono masse che la mente umana difficilmente riesce a immaginare (siamo nell'ordine di grandezza di 10⁹ masse solari). In questo articolo ci troviamo esattamente nelle vicinanze di un buco nero supermassivo: veri e propri "mostri divoratori" del cosmo. Ma esiste una massa limite che questi "giganti" possono raggiungere? Una domanda del genere se la sono posti due astronomi della Columbia University e insieme andremo a scoprire gli interessanti risultati dello studio condotto dai due ricercatori.


Uno sguardo verso i buchi neri supermassivi


Le cifre sono a dir poco impressionanti (ovviamente dal punto di vista della mente umana): parliamo di centinaia di migliaia di masse solari fino ad arrivare a 10¹⁰ di queste ultime. Sono i numeri dei buchi neri supermassivi che risiedono nei nuclei delle galassie. Analizzando i processi fisici nel disco di accrescimento due astronomi della Columbia University hanno fissato un valore critico di accrescimento che questi "giganti del cosmo" potrebbero raggiungere: valore che si attesta proprio nell'ordine di 10¹⁰masse solari.

Un fenomeno indipendente dal redshift

I primi buchi neri supermassivi si sono formati in un tempo abbastanza remoto per permettere loro di crescere di dimensione, grazie anche alla presenza di un continuo flusso di "carburante" verso di esso. Eppure sembra proprio che questi oggetti non riescano a superare le famose decine di miliardi di masse solari. Un effetto molto interessante, inoltre, è costituito dal fatto che questo limite sembra valere anche per gli oggetti presenti nei quasar con redshift di circa 7.

I processi che "impongono" il limite

Perché allora non si osservano casi in cui questo valore limite venga superato indipendentemente da dove osserviamo? Kohei Inayoshi e Zoltan Haiman, due astronomi della Columbia University, suggeriscono che questo valore limite sia dovuto più a processi di carattere fisico presi su piccola scala piuttosto a eventi su larga scala, come la formazione stellare e l'evoluzione galattica.

Poniamo, per esempio, che il "nostro" buco nero supermassivo abbia una massa maggiore alle 10 miliardi di masse solari. Esso necessiterebbe sicuramente di enormi quantità di gas che venga confluito rapidamente dalle regioni periferiche della galassia verso la regione nucleare estesa qualche anno luce (passando quindi per l'immenso disco di accrescimento del buco nero). Per far si che questo sistema funzioni alla perfezione bisognerebbe avere un tasso di accrescimento molto elevato, con un valore che si attesta alle 10³ m_solari/anno (1000 masse solari all'anno).

Dopo numerose simulazioni gli studiosi hanno osservato che seguendo un ritmo così elevato la maggior parte del gas finisce nel disco. E proprio qua che iniziano processi di formazione stellare su distanze dell'ordine delle decine fino alle centinaia di anni luce. In questo modo questo gas non arriverà mai abbastanza vicino per alimentare il "nostro" buco nero, poiché tale gas sarebbe utilizzato proprio per la formazione stellare. Così esso non potrà crescere oltre le 10¹⁰ m_solari.

Inoltre, per buchi neri abbastanza grandi, la massa di gas che circonda il buco nero è talmente piccola che la stessa fisica di accrescimento del buco nero ne risulterebbe alterata: formando una sorta di "rigonfiamento" della parte più interna del disco. Da questo processo ne deriva la formazione di due getti relativistici esattamente perpendicolari al piano del disco avendo una stessa direzione ma verso opposto. Una volta completata questa transizione, il gas smette di "nutrire" il buco nero: interropendo la sua crescita.

Le conclusioni

Secondo i calcoli dei due astronomi, la massa critica che determina la fase di transizione descritta sopra ha come valori le 10¹⁰ m_solari e le 6x10¹⁰ m_solare. Quindi questo studio confermerebbe anche che gli elementi che pongono questo limite riguardino i processi fisici su piccola scala (specialmente quelli prossimi al buco nero stesso), piuttosto che eventi su larga scala riguardante le zone intorno alla galassia.

Per maggiori informazioni visita la fonte: http://www.media.inaf.it/2016/10/04/...-supermassivi/

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by Orione2000

[Andrea86]

Grazie per le info e bentornato


Andrea

[Red Hanuman]

Bravo, mi hai anticipato! Ne ho fatto un articolo sul portale...