Il riciclo del gas nei buchi neri supermassicci

Si parla di buchi neri e le osservazioni di ALMA hanno finalmente svelato il processo di riciclo del gas nei pressi di un nucleo galattico attivo.

Un gruppo di ricerca internazionale sui buchi neri ha scavato nel cuore del nucleo galattico attivo di PGC 50779, meglio nota come Galassia del Compasso, utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Lo studio ha fatto luce sulla dinamica dei flussi di gas attorno al buco nero supermassiccio al centro della galassia in questione. In particolare, abbiamo scoperto che non tutto il gas contribuisce alla crescita del suo buco nero. Una frazione significativa viene espulsa per poi ritornare ed essere nuovamente attratta verso il buco nero in uno schema ciclico che ricorda una fontana.

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Cosa è un nucleo galattico attivo

Al centro di molte galassie massicce esistono buchi neri con masse superano un milione di volte quella solare. Come si formano questi buchi neri supermassicci? Uno dei meccanismi cruciali di crescita proposti da ricerche precedenti riguarda il gas nella galassia ospite che casca nel buco nero centrale. Il gas che si raccoglie molto vicino ai buchi neri supermassicci viene accelerato ad alta velocità a causa della gravità del buco nero. L’intenso attrito tra le particelle di gas fa sì che questo gas si riscalda fino a diversi milioni di gradi emettendo luce. Questo fenomeno è noto come nucleo galattico attivo (AGN) e la sua luminosità a volte può superare quella della luce combinata di tutte le stelle della galassia.

In questo studio, gli scienziati sono riusciti a catturare per la prima volta il flusso di accrescimento diretto verso il buco nero supermassiccio all’interno del disco di gas ad alta densità che si estende per diversi anni luce dal centro galattico. Il disco di gas osservato mostrava una forza gravitazionale così sostanziale che non poteva essere sostenuto dalla pressione calcolata dal movimento del disco di gas. Quando si verifica questa situazione, il disco di gas collassa sotto il suo peso, formando strutture complesse e diventando incapace di mantenere un movimento stabile nel centro galattico. Di conseguenza, il gas cade rapidamente verso il buco nero centrale. ALMA ha rivelato questo fenomeno fisico noto come ‘instabilità gravitazionale’ nel cuore della galassia.

Il tasso di accrescimento con cui il gas viene fornito al buco nero può essere calcolato dalla densità del gas osservato e dalla velocità del flusso di accrescimento. Sorprendentemente, questo tasso è risultato essere trenta volte maggiore rispetto a quanto necessario per sostenere l’attività di AGN. In altre parole, la maggior parte del flusso di accrescimento su scala di un anno luce attorno al centro galattico non ha contribuito alla crescita del buco nero. L’analisi quantitativa ha infatti rivelato che la maggior parte del gas che fluiva verso il buco nero veniva espulso. Tuttavia, a causa della loro bassa velocità, non potevano sfuggire al potenziale gravitazionale del buco nero e alla fine tornavano nel disco di gas. Lì, sono stati riciclati in un flusso di accrescimento verso il buco nero, simile a una fontana, completando così un processo di riciclaggio del gas.

Fonte: ALMA.

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