Super-Eddington 2016 – Prima Giornata tra Formazione di Buchi Neri e Proprietà degli AGN


Immagine artistica di un buco nero. Credit: Data Manager Online
Immagine artistica di un buco nero. Credit: Data Manager Online

Piena e ricca di contenuti: così si è contraddistinta la giornata di apertura per il congresso “Breaking the Limits: Super-Eddington Accretion onto Compact Objects” che si sta svolgendo in questo momento all’Hotel Arbatax Park Resort in Sardegna, e che ha visto lo sviluppo di due importanti temi nel campo degli oggetti compatti.

Gli interventi presentati per la prima parte, inaugurata con la presentazione di Alexander Sadowsky (dal MIT) – Fisica dell’accrescimento e dell’eiezione – si sono concentrati in gran parte sulle simulazioni dei dischi di accrescimento sotto vari punti di vista, da quello magnetoidrodinamico (GRMHD – che permette di studiare fluidi elettricamente conduttori come i plasmi) a quello termico, passando poi attraverso la simulazione del comportamento di un nucleo galattico attivo o AGN (al cui centro è presente un buco nero supermassivo in fervente attività), e di come i getti che fuoriescono perpendicolari ad esso agiscano se la galassia ospite è compatta. Simulazioni ad altissimo livello coem quelle presentate sono vitali per lo studio di un determinato fenomeno: la comparazione con le osservazioni reali ci aiuta a scoprire se il modello finora costruito, con tutte le correzioni ai casi reali, con tutte le nozioni conosciute e valide da applicare per questi oggetti, è completo oppure c’è qualcosa che ancora manca. Ed in questo caso, l’ultre luminosità di alcuni oggetti è tuttora difficile da spiegare ed inserire all’interno di un concreto modello.

Il professor Andrew King dell'Università di Leicester, noto autore di testi di Fisica ed Astrofisica delle alte energie, spiega in che modo un buco nero e la sua galassia ospite sono intimamente collegati tra loro. Credit grafici: Tremaine et al., 2012
Il professor Andrew King dell'Università di Leicester, noto autore di testi di Fisica ed Astrofisica delle alte energie, spiega in che modo un buco nero e la sua galassia ospite sono intimamente collegati tra loro. Credit grafici: Tremaine et al., 2012

Un riassunto di ciò che finora abbiamo appreso è stato dibattuto nella seconda parte della giornata, dedicata al tema della crescita dei buchi neri e corrispondente evoluzione galattica. In particolare, gli interventi di Marcella Brusa ed Andrew King – che hanno parlato rispettivamente delle osservazioni e della teoria dietro la relazione che lega la crescita del buco nero con l’evoluzione della sua galassia ospite – hanno concentrato l’attenzione su un particolare: i due sistemi (buco nero e galassia) sono intimamente collegati tra loro, sia su tempi brevi (la massa del buco nero è proporzionale alla disgregazione del nucleo galattico, in quanto sia la gravità che l’energia che emette tendono a destabilizzarlo), sia a lungo termine in qunto ci sono evidenze del fatto che sia il buco nero che la galassia giungono insieme allo stesso livello di evoluzione cosmologica.

Nella Via Lattea sono presenti diversi esempi di buchi neri facenti parte di binarie X, di cui uno ha probabilmente avuto origine da un'implosione: si tratta di Cygnus X-1, associato alla stella supermassiva Cygnus OB3 e dal cui moto risulta che non più di una massa solare è stata espulsa durante la formazione del buco nero. Credit immagine Cyg X-1 e Cyg OB3: Mirabel, I.F. \& Rodrigues (2003)
Nella Via Lattea sono presenti diversi esempi di buchi neri facenti parte di binarie X, di cui uno ha probabilmente avuto origine da un'implosione: si tratta di Cygnus X-1, associato alla stella supermassiva Cygnus OB3 e dal cui moto risulta che non più di una massa solare è stata espulsa durante la formazione del buco nero. Credit immagine Cyg X-1 e Cyg OB3: Mirabel, I.F. \& Rodrigues (2003)

Le presentazioni non si sono però fermate ad esplorare unicamente questo binomio. Come spiega Felix Mirabel, il mistero che circonda alcuni buchi neri – soprattutto quelli presenti nelle binarie X come Cygnus X-1 e quelli che formano sistemi binari tra di loro – parte già dalla loro nascita, che potrebbe avvenire a volte senza esplosione in supernova di una stella massiccia ma con una “implosione”, senza rilasciare l’enorme quantità di energia e materia che di solito viene espulsa nello spazio con una tremenda deflagrazione.

Per moltissimo tempo, osservando sia AGN che fusioni tra galassie, il legame tra questi fenomeni è rimasto sopito: nelle galassie che ospitano AGN non è praticamente presente nessun segno di fusione, e viceversa per le galassie che stanno collidendo tra loro. Eppure, come dimostra la galassia NGC 6240 (nell'immagine ripresa da Chandra), esistono prodotti di queste collisioni che mostrano chiaramente due nuclei attivi, un'elevata luminosità e separazione inferiore a 3 kpc (9800 anni luce circa) - se non addirittura distanze talmente piccole da non poter essere distinti. Credit: NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al.
Per moltissimo tempo, osservando sia AGN che fusioni tra galassie, il legame tra questi fenomeni è rimasto sopito: nelle galassie che ospitano AGN non è praticamente presente nessun segno di fusione, e viceversa per le galassie che stanno collidendo tra loro. Eppure, come dimostra la galassia NGC 6240 (nell'immagine ripresa da Chandra), esistono prodotti di queste collisioni che mostrano chiaramente due nuclei attivi, un'elevata luminosità e separazione inferiore a 3 kpc (9800 anni luce circa) - se non addirittura distanze talmente piccole da non poter essere distinti. Credit: NASA/CXC/MPE/S.Komossa et al.

Oppure, come ha raccontato Laura Blecha, la fusione di due galassie insieme e l’attività degli AGN non sono mai state osservate contemporaneamente, nonostante galassie che presentano due nuclei attivi ci siano e dimostra che due ospiti di AGN si sono fusi eccome. Per esplorare questi strambi eventi che avvengono via via nel corso dell’evoluzione di questi corpi celesti sarà in futuro chiamato in causa il James Webb Space Telescope, che verrà lanciato nel 2018 ed osserverà a fondo le straordinarie dinamiche dei loro sistemi.

Giulia Murtas

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