Nuove straordinarie immagini mostrano come i buchi neri producono getti tremendamente luminosi lunghi milioni di anni luce che possono essere visti attraverso vaste distanze cosmiche. Le immagini sono state prodotte da una simulazione al computer e potrebbero aiutare a risolvere un mistero persistente su come si formano i getti, hanno detto i ricercatori dietro le immagini.
Nonostante il loro moniker, i buchi neri non sono sempre neri. Man mano che un buco nero consuma un oggetto, gas e polvere ruotano attorno alla bocca del colosso gravitazionale e l'attrito può riscaldare il materiale sui bordi a temperature torride. Questo processo violento crea fasci di particelle cariche simili a un faro che viaggiano verso l'esterno quasi alla velocità della luce, emettendo radiazioni che possono brillare più luminose di un'intera galassia.
"Sono come raggi laser che penetrano nell'universo e ci permettono di vedere buchi neri la cui emissione sarebbe altrimenti troppo debole per essere rilevabile", ha detto a Live Science Alexander Tchekhovskoy, un astrofisico computazionale della Northwestern University di Evanston, nell'Illinois.
Ma i complessi meccanismi alla base di questi getti rimangono scarsamente compresi. Una potenziale comprensione del problema deriva dal fatto che il materiale attorno a un buco nero viene trasformato in plasma, uno stato magneticamente caldo ma diffuso. I fisici hanno da tempo sospettato che i campi magnetici contorti in qualche modo interagiscano con il tessuto curvo dello spazio-tempo attorno a un buco nero che gira per dare origine ai getti.
Utilizzando modelli di computer altamente dettagliati, Kyle Parfrey del Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, nel Maryland, e i suoi colleghi sono stati in grado di simulare in che modo le particelle cariche vicino al bordo di un buco nero generano torsioni e rotazioni di campi magnetici, come riportato dai ricercatori il 23 gennaio nella rivista Physical Review Letters. Gli scienziati hanno anche incorporato le informazioni della teoria della relatività di Albert Einstein per modellare coppie di queste particelle che volano su orbite speciali. Queste orbite sono sintonizzate nel modo giusto in modo che se una delle particelle di un duo cade nel buco nero, il suo partner rimpicciolirà a velocità ultraveloce, spingendosi usando l'energia rubata dal buco nero stesso.
Qualsiasi oggetto, persino un sacco di immondizia, potrebbe essere sparato da un veicolo spaziale su una di queste orbite, e ciò darebbe alla nave una potente spinta di energia, ha detto Tchekhovskoy, che non è stato coinvolto nel lavoro.
I nuovi metodi computazionali aiuteranno i ricercatori a studiare meglio le regioni di intensa corrente elettrica vicino al bordo di un buco nero, che potrebbero essere correlate ai raggi X e ai raggi gamma visti nei getti, ha detto Parfrey a Live Science. Successivamente, il team vuole modellare in modo più realistico il processo di generazione delle coppie di particelle cariche. Ciò consentirà agli astronomi di fare previsioni migliori sulle proprietà di un jet, ha detto Parfrey.
Le scoperte aiuteranno anche gli scienziati a interpretare i risultati di due sforzi, l'Event Horizon Telescope e GRAVITY, che attualmente mirano a fotografare l'ombra proiettata sul materiale circostante dal buco nero supermassiccio nel cuore della Via Lattea, ha detto Parfrey.
