È uno degli enigmi della cosmologia e dell'evoluzione stellare: in che modo i buchi neri supermassicci sono diventati così ... beh, supermassiccio ...nell'universo primordiale, quando apparentemente non era ancora trascorso abbastanza tempo perché accumulassero la loro massa attraverso i soli processi di accrescimento? Ci vuole un po 'per consumare un miliardo di masse solari di materia, anche con un appetito sano e molte cose a portata di gravità. Ma eccoli qui: i buchi neri mostruosi sono comuni in alcune delle galassie più distanti, ostentando la loro crescita precoce anche mentre l'Universo stava solo celebrando il suo miliardesimo compleanno.
Ora, recenti scoperte dei ricercatori di Caltech suggeriscono che queste antiche PMI sono state formate dalla morte di alcuni tipi di stelle giganti primordiali, dinosauri esotici stellari che sono diventati grandi e sono morti giovani. Durante il loro violento crollo non solo uno ma Due si formano buchi neri, ognuno raccoglie la propria massa prima di unirsi in un singolo mostro supermassiccio.
Guarda una simulazione e scopri di più su come ciò avvenga di seguito:
Da un articolo di notizie Caltech di Jessica Stoller-Conrad:
Per indagare sulle origini dei giovani buchi neri supermassicci, Christian Reisswig, Amministratore post-dottorato in astrofisica della NASA Einstein a Caltech e Christian Ott, assistente professore di astrofisica teorica, si sono rivolti a un modello che coinvolge stelle supermassicci. Si ipotizza che queste stelle giganti, piuttosto esotiche, esistessero solo per un breve periodo nell'Universo primordiale.
Per saperne di più: In che modo i buchi neri diventano super massicci?
A differenza delle stelle ordinarie, le stelle supermassicci sono stabilizzate contro la gravità principalmente dalla loro stessa radiazione di fotoni. In una stella molto massiccia, la radiazione di fotoni - il flusso verso l'esterno di fotoni che viene generato a causa delle temperature interne molto elevate della stella - spinge il gas dalla stella verso l'esterno in opposizione alla forza gravitazionale che lo ritira.
Durante la sua vita, una stella supermassiccio si raffredda lentamente a causa della perdita di energia attraverso l'emissione della radiazione dei fotoni. Man mano che la stella si raffredda, diventa più compatta e la sua densità centrale aumenta lentamente. Questo processo dura un paio di milioni di anni fino a quando la stella non ha raggiunto una compattezza sufficiente per l'instabilità dell'instabilità gravitazionale e per l'inizio del collasso gravitazionale della stella.
Precedenti studi avevano predetto che quando le stelle supermassicci collassano, mantengono una forma sferica che probabilmente si appiattisce a causa della rapida rotazione. Questa forma è chiamata configurazione assonometrica. Incorporando il fatto che le stelle che ruotano molto rapidamente sono inclini a piccole perturbazioni, Reisswig e i suoi colleghi hanno predetto che queste perturbazioni potrebbero far deviare le stellenon-forme asimmetriche durante il crollo. Tali perturbazioni inizialmente minuscole sarebbero cresciute rapidamente, causando l'ammasso del gas all'interno della stella che collassa e la formazione di frammenti ad alta densità.
"La crescita dei buchi neri su scale supermassicci nel giovane universo sembra possibile solo se la massa del" seme "dell'oggetto che collassa era già sufficientemente grande."
- Christian Reisswig, Amministratore post-dottorato della NASA Einstein presso Caltech
Questi frammenti orbiterebbero attorno al centro della stella e diventerebbero sempre più densi man mano che raccoglievano la materia durante il crollo; aumenterebbero anche la temperatura. E poi, dice Reisswig, "entra in gioco un effetto interessante". A temperature sufficientemente elevate, ci sarebbe abbastanza energia disponibile per abbinare gli elettroni e le loro antiparticelle, o positroni, in quelle che sono conosciute come coppie elettrone-positrone. La creazione di coppie elettrone-positrone provocherebbe una perdita di pressione, accelerando ulteriormente il collasso; di conseguenza, i due frammenti in orbita alla fine diventerebbero così densi che un buco nero potrebbe formarsi ad ogni gruppo. La coppia di buchi neri potrebbe quindi ruotare a spirale l'uno attorno all'altro prima di fondersi per diventare un grande buco nero.
"Questa è una nuova scoperta", afferma Reisswig. "Nessuno ha mai previsto che una singola stella che collassa potrebbe produrre una coppia di buchi neri che poi si fondono."
Questi risultati sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica la settimana dell'11 ottobre. Fonte: articolo di notizie Caltech di Jessica Stoller-Conrad.
