l'Astrofilo marzo 2012

COSMOLOGIA ASTROFILO l’ per avere buone probabilità di formarne uno in epoche molto remote hanno dovuto simu- lare un volume di universo molto ampio. La simulazione risultante, denominata "Massive Black", è stata avviata su con un supercompu- ter del National Institute for Computational Sciences, presso il Pittsburgh Supercomputing Center, e ha mosso oltre 65 miliardi di parti- celle in un volume di 0,75 gigaparsec cubici (26 miliardi di anni luce cubici). Ciò che i ricercatori hanno trovato è stato che il gas era in grado di fluire sui buchi neri pri- mordiali senza essere in questa azione inibito dal riscaldamento da urto, come invece ci si aspettava, e il tasso di accrescimento era in grado di avvicinarsi al limite teorico di Eddin- gton più di quanto ritenuto possibile. Come risultato, la simulazione è stata in grado di produrre buchi neri con masse di miliardi di soli, anche agli elevati redshift ai quali sono stati realmente osservati. Sembra dunque possibile produrre questi mostri all’interno della struttura cosmologica esistente. L’accre- scimento attorno ai semi dei buchi neri a un tasso che è vicino al massimo tasso sostenibile è veloce quanto basta per crearli in meno di un miliardo di anni. Una conseguenza di tale risultato è che nel- l’universo primordiale i buchi neri precoci cre- scono molto più rapidamente della loro ga- lassia ospite, violando la ben definita rela- zione fra massa di una galassia e masse del suo SMBH centrale. Questa relazione, sco- perta circa un decennio addietro, mostra che i buchi neri più massicci risiedono nelle galas- sie più massicce, e ciò significa che la crescita di un buco nero dev’essere strettamente correlata alla crescita della galassia che lo ospita. I risultati derivanti da Massive Black sembrano impli- care che ciò non sia vero nell’universo molto giovane, con buchi neri capaci di acquisire massa molto più rapidamente delle galassie ospiti. C’è anche un’altra conclusione interessante che può essere tratta direttamente dall’osser- vazione dei SMBH nell’universo primordiale, che sono massicci come quelli dell’universo contemporaneo, senza la necessità di alcuna simulazione. I buchi neri che raggiungono masse attorno al miliardo di masse solari prima che l’universo avesse un miliardo di anni devono aver cessato la loro crescita poco dopo; diversamente oggi vedremmo buchi neri molto più massicci, come risultato di una crescita continuata per altri 12 miliardi di anni. Se Massive Black possa o meno arrestare improvvisamente una crescita che sembra av- viarsi così facilmente è una questione che ri- mane in attesa di risposte. Q uesta sequenza mostra il tem- po di evoluzione dei SMBH nei quali pre- cipita gas freddo. Le temperature vanno da 10mila Kelvin (blu) a 100 milioni di Kelvin (rosso). La posizione dei buchi neri (identificabili come quasar) è indi- cata dai cerchi verdi. Il flusso di gas freddo continua a raggiungere il buco nero anche se viene riscaldato. [Carnegie Mellon University] n