Buchi neri over size

Un nuovo articolo, pubblicato il 18 agosto nel database di prestampa arXiv (quindi non ancora sottoposto a peer review) pone l'accento sulla possibile esistenza di buchi neri cosi grandi da far impallidire i più grandi buchi neri supermassicci conosciuti.

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I buchi neri sono oggetti cosmici che si formano quando una stella di grande massa collassa. Questi oggetti possono diventare estremamente massicci, tanto che possono raggiungere una massa di oltre un trilione di volte quella del Sole, 10 volte più grande del più grande buco nero conosciuto finora. Ma questi mostri potrebbero esistere veramente nel nostro universo? Alcuni ricercatori hanno studiato una tecnica per trovarli e la loro scoperta potrebbe aiutarci a capire come si sono formate le prime stelle.
Se vogliamo dare la caccia ai buchi neri scopriamo subito che ne esistono essenzialmente di due tipi: i buchi neri di piccola taglia, e quelli giganteschi. Nel nostro universo sembra non esserci una via di mezzo. I primi detti anche buchi neri di massa stellare sono poco più massicci del nostro Sole. Questo tipo di buco nero si forma dopo la morte di una stella massiccia durante gli stadi finali di quell’evento che chiamiamo supernova. Per dare vita a un buco nero occorre che la stella che esplode in una catastrofica esplosione di supernova abbia almeno una massa pari a cinque volte quella del Sole.
Grazie a fusioni con altri buchi neri e divorando tutto quello che supera l’orizzonte degli eventi i buchi neri continuano ad aumentare la loro massa fino a 100 volte la massa del Sole. I buchi neri di massa stellare sono certamente molto comuni nell’universo, probabilmente se ne sono formati milioni che vagano nella Via Lattea ora. Tuttavia al centro di ogni galassia esistono i buchi neri supermassicci. Anche al centro della nostra galassia ce n’è uno che è stato chiamato Sagittario A *, questo immane mostro galattico ha una massa circa 4 milioni di volte quella del Sole.
Dalle osservazioni sembra che quasi tutte le galassie abbiano al centro un buco nero supermassiccio, alcuni di questi oggetti cosmici posseggono una massa incredibilmente elevata, pari anche a 100 miliardi di masse solari.
Gli astronomi sono da tempo alla ricerca di buchi neri più piccoli di cinque masse solari o di dimensioni stellari o più grandi di buchi neri supermassicci. Ora un nuovo articolo, pubblicato il 18 agosto nel database di prestampa arXiv (quindi non ancora sottoposto a peer review) pone l’accento sulla possibile esistenza di buchi neri cosi grandi da far impallidire i più grandi buchi neri supermassicci conosciuti. Questi “buchi neri straordinariamente grandi” partirebbero da un trilione di masse solari (10 volte più grandi dell’attuale buco nero più grande conosciuto) e potrebbero essere ancora più massicci. Ovviamente buchi neri del genere sarebbero rari, in quanto servirebbe molto tempo e molto materiale da mettere insieme. Tuttavia, è teoricamente possibile che questi mostruosi buchi neri esistano. E se li trovassimo, ci consentirebbero di spiegare quanti tipi di buchi neri si formano.
Il primo buco nero si è formato quando l’universo aveva meno di un miliardo di anni. Con il passare del tempo i buchi neri si sono fusi e nutriti e sono cresciuti fino a diventare buchi neri supermassicci, e forse buchi neri straordinariamente grandi. Ma c’è un limite alla velocità con cui possono crescere. Per crescere attraverso i processi di fusione, devono effettivamente incontrare e ingoiare altri buchi neri. Quindi, se non ci sono molti altri buchi neri disponibili, le fusioni non avverranno molto frequentemente e questa non sarà una via praticabile per la grandezza.
D’altra parte, i buchi neri possono anche crescere nutrendosi di altro materiale. Ma quando il materiale cade verso l’orizzonte degli eventi di un buco nero, si comprime e si riscalda. Ciò rilascia radiazioni, che fuoriescono dalle regioni centrali vicino del buco nero e impedisce al nuovo gas di cadere nel buco nero. La complessa fisica della caduta in un buco nero stabilisce quindi un limite superiore alla velocità con cui i buchi neri possono alimentarsi.
I più grandi buchi neri conosciuti rappresentano una sfida alle attuali conoscenze astrofisiche. È difficile capire lo scenario di fusioni sufficienti e alimentazione di gas sufficiente per far crescere un minuscolo buco nero nell’universo primordiale nei mostri in agguato posti oggi nei nuclei galattici.
Trovare un buco nero straordinariamente grande ci costringerebbe a considerare nuove strade per la loro nascita. Forse i primi e più grandi buchi neri non provenivano dalla morte di stelle massicce. Forse si sono formati direttamente dal collasso delle nubi di gas o da altri processi esotici nell’universo primordiale. O forse da qualche processo ancora più strano.
Ecco perché la scoperta di un buco nero straordinariamente grande sarebbe così eccitante: i teorici si sfregherebbero le mani pronti a trovare una spiegazione. Ma come si fa a trovare effettivamente un buco nero gigante? Il nuovo documento di ricerca fornisce alcuni spunti su come fare.
Per prima cosa, a causa della loro massa, i buchi neri veramente grandi detti SLAB possono effettivamente influenzare l’evoluzione gravitazionale delle loro galassie madri. Anche i buchi neri supermassicci, per quanto grandi, sono in genere meno dell’1% della massa delle galassie che li ospitano. Ma poiché gli SLABs sono più grandi, possono esercitare un’influenza gravitazionale importante.
Ad esempio, con così tanta gravità nel nucleo, le forme delle galassie potrebbero essere distorte o la gravità potrebbe cambiare il modo in cui avvengono le fusioni di galassie. Quindi gli SLABs potrebbe spiegare qualsiasi cosa di strano nelle immagini di galassie. E se gli SLABs hanno origine nella fisica esotica dell’universo primordiale, allora mentre popolano il cosmo e continuano a crescere fino a dimensioni incredibili, lasceranno un’impronta nel loro ambiente. Ad esempio, potrebbero attrarre così tanta materia da influenzare il fondo cosmico a microonde, la luce residua da quando il nostro universo è diventato trasparente per la prima volta quando aveva solo 380.000 anni.
Gli SLABs potrebbero accumulare così tanta materia ed essere cosi capaci di divorare qualsiasi cosa, che persino la misteriosa materia oscura potrebbe raccogliersi intorno a loro in una sorta di alone. Se la materia oscura (qualunque essa sia) interagisce con se stessa, potrebbe emettere un tipo molto particolare di radiazione. Quindi questi buchi neri over size potrebbero essere circondati da un alone radiazione ad alta energia generata dalla materia oscura. Finora, non sappiamo se esistono gli SLABs e tutti i metodi precedenti hanno solo posto dei vincoli su quanto potrebbero essere grandi. A seconda della scelta del modello di come essi sono nati, la nostra migliore ipotesi attuale è che il più grande buco nero possibile sia circa 10 ^ 19 masse solari, o 10 miliardi di miliardi di volte più massiccio del sole. Qualsiasi cosa più grande di quella violerebbe ciò che abbiamo già misurato nel cosmo.
Fonte: https://www.space.com/ginormous-black-holes-could-lurk-in-universe.html