l'Astrofilo marzo 2012

COSMOLOGIA ASTROFILO l’ brio che si sviluppa fra materia in caduta e radiazione emessa: è il cosiddetto “limite teorico di Ed- dington”, ovvero il massimo tasso di accrescimento sostenibile in uno stato stabile da un buco nero. Ci sono poi anche altri ostacoli alla crescita di un buco nero posto al centro di una galassia primordiale. Quando il gas cade nel potenziale gravitazionale da grandi distanze, ci si aspetterebbe che collida con il gas già presente nella galassia e che si scaldi a causa della pressione prodotta. Questo processo di riscaldamento da urto rallenterebbe la caduta del gas verso il buco nero centrale, impedendo che il tasso di accrescimento si avvicini al limite teorico di Eddington. Al fine di vedere che cosa succede quando vengono ricreate le condizioni iniziali del- l’universo, alcuni ricercatori guidati da Tiziana Di Matteo, della Carnegie Mellon University (Pennsylvania), hanno avviato una gigantesca simulazione sulla formazione della struttura dell’universo primordiale. Poiché i buchi neri ai quali erano interessati sono oggetti rari, Q uesto grafico mostra la temperatura del gas che cade in un buco nero in funzione della sua posizione di partenza nel disco protogalattico. Colori diversi indicano redshift di- versi. L’accrescimento ad alti redshift è caratterizzato da tem- perature relativamente basse. [Carnegie Mellon University] L ’ immagine di sfondo mostra la distribuzione di massa nell’in- tero volume della simulazione proiettato in due dimensioni. I ri- quadri eviden- ziano dove nasce il buco nero. [Yu Feng] massa piccola) o come risultato del collasso di- namico nelle prime protogalassie (semi a massa grande). Sebbene la produzione di questi semi di buchi neri possa in linea di mas- sima avvenire su tempi scala piuttosto brevi, specialmente per quelli derivanti dalle prime stelle, l’accrescimento di quegli stessi buchi neri verso masse di miliardi di masse solari in meno di un miliardo di anni è molto più dif- ficile. Il problema è che quando la materia cade sul buco nero viene rilasciata dell’ener- gia (la radiazione che rileviamo con i nostri telescopi) e più velocemente la materia cade più energia viene emessa. La radia- zione emessa e la materia in caduta interagiscono l’u- na con l’altra e la radiazione tende a spingere indie- tro il gas in ca- duta (un’intera- zione simile si ve- rifica per il vento solare). Il risultato è che c’è un limite alla velocità con cui la materia può accrescersi sul bu- co nero, determi- nato dall’equili-