Un nuovo buco nero potrebbe non divorare voracemente il gas vicino - perché potrebbe espellere la maggior parte del gas nel suo vicinato, un nuovo studio mostra.
Marcelo Alvarez, dell'Università di Stanford, e i suoi colleghi hanno eseguito una nuova simulazione di supercomputer progettata per tracciare il destino dei primi buchi neri dell'universo. Hanno scoperto che, contrariamente alle aspettative, i giovani buchi neri non potevano ingozzarsi in modo efficiente sul gas vicino.
"Le prime stelle erano molto più massicce della maggior parte delle stelle che vediamo oggi, oltre 100 volte la massa del nostro sole", ha dichiarato John Wise, un post-dottorando presso il Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, e uno dei autori dello studio. "Per la prima volta, siamo stati in grado di simulare in dettaglio cosa succede al gas attorno a quelle stelle prima e dopo che formano i buchi neri."
Le radiazioni intense e i forti deflussi da queste stelle enormi hanno causato la dissipazione del gas vicino. "Queste stelle hanno essenzialmente eliminato la maggior parte del gas nelle loro vicinanze", ha detto Wise. Una frazione di queste prime stelle non ha posto fine alla loro vita in grandi esplosioni di supernove. Invece, sono crollati direttamente nei buchi neri.
Ma i buchi neri sono nati in una cavità impoverita di gas e, con poco gas su cui nutrirsi, sono cresciuti molto lentamente. "Durante i 200 milioni di anni della nostra simulazione, un buco nero di 100 masse solari è cresciuto di meno dell'uno percento della sua massa", ha detto Alvarez.
A partire dai dati tratti dalle osservazioni della radiazione cosmica di fondo - un lampo di luce che si è verificato 380.000 anni dopo il big bang che presenta la prima visione della struttura cosmica - i ricercatori hanno applicato le leggi di base che regolano l'interazione della materia e hanno permesso al loro modello di l'universo primordiale ad evolversi. La simulazione complessa comprendeva idrodinamica, reazioni chimiche, assorbimento ed emissione di radiazioni e formazione di stelle.
Nella simulazione, il gas cosmico si è lentamente coalizzato sotto la forza di gravità e alla fine ha formato le prime stelle. Queste stelle calde e imponenti bruciavano luminose per un breve periodo, emettendo così tanta energia sotto forma di luce stellare da allontanare le nuvole di gas vicine.
Queste stelle non poterono sostenere a lungo un'esistenza così infuocata e presto esaurirono il loro combustibile interno. Una delle stelle nella simulazione è crollata sotto il suo stesso peso per formare un buco nero. Con solo una manciata di gas nelle vicinanze, il buco nero era essenzialmente "affamato" di materia su cui crescere.
Eppure, nonostante la sua dieta rigorosa, il buco nero ha avuto un effetto drammatico sull'ambiente circostante. Ciò è stato rivelato attraverso un aspetto chiave della simulazione chiamato feedback radiativo, che spiegava il modo in cui i raggi X emessi dal buco nero influivano sul gas distante.
Anche a dieta, un buco nero produce abbondanti radiografie. Questa radiazione non solo ha impedito la caduta del gas vicino, ma ha riscaldato il gas a centinaia di anni luce a diverse migliaia di gradi. Il gas caldo non può unirsi per formare nuove stelle. "Anche se i buchi neri non crescono in modo significativo, la loro radiazione è abbastanza intensa da bloccare la formazione stellare nelle vicinanze per decine e forse anche centinaia di milioni di anni", ha detto Alvarez.
Fonte: NASA Lo studio appare inThe Astrophysical Journal Letters.
