Immagine Hubble a luce visibile del getto emesso dal buco nero da 3 miliardi di massa solare nel cuore della galassia M87 (febbraio 1998) Credito: NASA / ESA e John Biretta (STScI / JHU)
Anche se i buchi neri - per definizione e per natura - sono gli ultimi accaparratori dell'Universo, che raccolgono e divorano materia ed energia nella misura in cui nemmeno la luce può sfuggire alla loro presa gravitazionale, spesso mostrano anche il comportamento strano di lanciare quantità di materiale lontano anche da loro, sotto forma di getti che esplodono nello spazio centinaia di migliaia - se non milioni - di anni luce. Questi getti contengono plasma surriscaldato che non è riuscito a superare l'orizzonte degli eventi del buco nero, ma piuttosto è stato "fatto esplodere" dalla sua forza di gravità e dall'intensa rotazione e ha finito per essere colpito all'esterno come da un enorme cannone cosmico.
I meccanismi esatti di come tutto questo non è noto con precisione come i buchi neri sono notoriamente difficili da osservare, e uno degli aspetti più sconcertanti del comportamento del getto è il motivo per cui sembrano sempre essere allineati con l'asse di rotazione del nero che si nutre attivamente foro, nonché perpendicolare al disco di accrescimento di accompagnamento. Ora, una nuova ricerca che utilizza modelli di computer 3D avanzati sta supportando l'idea che è la velocità di rotazione accelerata dei buchi neri combinata con il magnetismo del plasma che è responsabile della modellatura dei getti.
In un recente articolo pubblicato sulla rivista Scienza, il professore assistente presso l'Università del Maryland Jonathan McKinney, il direttore del Kavli Institute Roger Blandford e Alexander Tchekhovskoy dell'Università di Princeton riportano le loro scoperte usando simulazioni al computer della complessa fisica trovata in prossimità di un buco nero supermassiccio alimentare. Questi GRMHD - che sta per Magnetoidrodinamica Relativistica Generale - sim simulatori di computer seguono le interazioni di letteralmente milioni di particelle sotto l'influenza della relatività generale e la fisica dei plasmi magnetizzati relativistici ... fondamentalmente, le cose davvero super calde che si trovano all'interno del disco di accrescimento di un buco nero .
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Cosa McKinney et al. nelle loro simulazioni è emerso che, indipendentemente dal modo in cui inizialmente orientavano i getti del buco nero, alla fine finivano sempre per allinearsi con l'asse di rotazione del buco nero stesso, esattamente ciò che è stato trovato nelle osservazioni del mondo reale. Il team ha scoperto che ciò è causato dalle linee del campo magnetico generate dal plasma che viene attorcigliato dall'intensa rotazione del buco nero, raccogliendo così il plasma in getti stretti e focalizzati che puntano lontano dai suoi assi di rotazione - spesso su entrambi i poli.
A distanze più lontane l'influenza della rotazione del buco nero si indebolisce e quindi i getti possono quindi iniziare a spezzarsi o deviare dai loro percorsi iniziali - di nuovo, ciò che è stato visto in molte osservazioni.
Questo meccanismo di "allineamento magneto-spin", come lo chiama il team, sembra essere prevalente con buchi neri supermassicci attivi il cui disco di accrescimento è più spesso che sottile - il risultato di avere un tasso molto alto o molto basso di caduta importa. È il caso della gigantesca galassia ellittica M87, vista sopra, che mostra al suo centro un brillante getto creato da un buco nero da 3 miliardi di massa solare, nonché il SMBH molto meno massiccio da 4 milioni di massa solare al centro della nostra galassia, Sgr A *.
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Usando queste scoperte, si possono fare previsioni future riguardanti il comportamento della materia accelerata che cade nel cuore della nostra galassia.
Maggiori informazioni sul comunicato stampa dell'Istituto Kavli qui.
Immagine inserto: istantanea di un sistema simulato di buco nero. (McKinney et al.) Fonte: The Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC)
