Coelum Astronomia 233 - 2019 - Page 66

Coelum Astronomia

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Il concetto base è l’assunzione che il buco nero supermassiccio sia rotante (detto “di Kerr”: come per la maggior parte delle stelle, che ruotano sul proprio asse, ci si aspetta che anche la maggioranza dei buchi neri presenti in natura ruotino su loro stessi). Ebbene, la forza di gravità esercitata dalla sua incredibile massa andrebbe a distorcere il tessuto spaziotemporale circostante in un fenomeno noto come “effetto di trascinamento”.

Poiché un buco nero rotante, se dotato anche di carica, è dotato di un campo magnetico spaventosamente elevato, secondo la teoria, all'uscita dai poli del buco nero, esso si arrotolerebbe andando a sollevarsi verso l'esterno, mentre all'equatore andrebbe a collassare formando strutture tumultuose.

Nell'ambiente così estremo e caldo qual è l’ergosfera del buco nero, una frazione considerevole di elettroni del materiale gassoso li presente viene letteralmente strappata dai rispettivi atomi dando luogo a un particolare gas ionizzato, un particolare stato della materia, né liquido, né solido né aeriforme: il plasma.

In tutto questo stravolgimento, particelle di materia presenti alla base dei getti polari vengono ad essere espulse all'esterno mentre altre, dal lato opposto, vanno ad essere inevitabilmente inghiottite nell'oscuro abisso dell’orizzonte degli eventi del buco nero.

Monitorare la formazione di getti relativistici come quello di M 87, e di altre galassie attive, è tutt'altro che facile, a causa dell’ambiente sottoposto ad estrema gravità in cui si generano i getti. I buchi neri, piegando lo spazio-tempo, generano potenti campi magnetici, non solo... Stando alla teoria, in ambienti così estremi verrebbero a crearsi singolari coppie formate da elettroni e antielettroni (la loro controparte costituita da antimateria) le quali, avendo una carica elettrica, vengono trascinate dagli intensi e distorti campi magnetici.

Al fine di comprendere la causa dei getti di un buco nero, le simulazioni usate fino a poco tempo fa utilizzavano modelli semplificati del plasma presente in tali ambienti, di recente, i fisici K. Parfrey, A. Philippov e B. Cerutti, utilizzando i supercomputer NASA dell’Ames Research Center a Mountain View in California, hanno invece utilizzato nuovi algoritmi per simulazioni che forniscono il primo modello di un plasma “senza collisioni” dove le singole particelle del plasma non si urtano frequentemente tra loro al punto da essere rappresentate in un modello non uniforme e tutt'altro che semplicistico, in presenza di un forte campo gravitazionale quale quello dei buchi neri supermassicci.

A sinistra. Immagine ai raggi X catturata dal satellite Chandra, che ha un campo visivo molto più ampio rispetto all'area inquadrata dai radiotelescopi di EHT. In questa, è possibile vedere la prima parte del getto di plasma lanciato dall'intenso campo gravitazionale e magnetico esistente attorno al buco nero di M87. La parte di getto visibile in questo dettaglio si estende per oltre 1.000 anni luce. Combinando i dati di Chandra con quelli di EHT, gli scienziati avranno modo di scoprire nuove informazioni sul buco nero e sul suo comportamento. Crediti: X-ray: NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen