Fonte: Le Scienze01 febbraio 2019I segreti dei getti di materia e antimateria dei buchi neriLe prime simulazioni di particelle di materiae antimateria in rotazione attorno a un buconero suggeriscono l'origine degli enigmaticigetti con velocità vicine a quella della luce nel vuoto.Ulteriori dettagli potrebbero essere forniti daidati registrati dall'Event Horizon Telescope chesta studiando il buco nero al centro della ViaLattea e quello al centro di Messier 87di Davide Castelvecchi / Naturbuchi neriastrofisicaPer la prima volta un gruppo di astrofisici hacalcolato come singole particelle di materia eantimateria girano vorticosamente attorno aun buco nero in rotazione.Queste simulazioni al computer fornisconoinformazioni cruciali su come i buchi neri proiettanogetti di materia a una velocità che è quasi quelladella luce, e i risultati del gruppo supportanodue meccanismi di alimentazione proposti inprecedenza sul modo in cui vengono alimentatii misteriosi flussi di particelle.La nuova tecnica di simulazione potrebbe ancheaiutare gli astrofisici a interpretare i dati di unaschiera globale di radiotelescopi che stannoosservando il buco nero supermassiccio al centrodella Via Lattea.I risultati del gruppo, pubblicati il 23 gennaio,sono una "pietra miliare" nello studio dei buchineri, dice Serguei Komissarov, astrofisico all'Universitàdi Leeds, in Regno Unito.razione di getti materia emessi da un buco nero.(NASA/ESA/Scisti)I getti di materia ad alta energiasono comuni in tutto il cosmo e sembrano provenireda una varietà di fonti, anche se non ci sono ancoraprove dirette su come si formano.Nella nostra galassia, molte stelle di neutroniproducono questi getti, così come alcuni buchi nerirelativamente piccoli - quelli non molto più massiccidel Sole - nel processo di assorbimento della materia.Gli astrofisici pensano che alcuni buchi nerisupermassicci al centro di altre galassie al centrodi altre galassie siano dietro spettacolari getti chesi estendono per migliaia di anni luce, come quellivisti intorno alla galassia Messier 87.In molti casi, soprattutto per i piccoli buchi neri, i gettisembrano contenere una sottile nebbia di elettronie delle loro controparti di antimateria, i positroni,che fuoriescono come plasma ad alta velocità.Gli attuali modelli di comportamento dei buchi neriindicano che le coppie particella-antiparticellasono prodotte all'interno di intensi campi magneticied elettrici che vorticano vicino all'orizzonte deglieventi di un buco nero, la superficie sferica da cuinulla può fuggire una volta che la si attraversa.La maggior parte di queste particelle cadono nelbuco nero.I getti si formano vicino ai poli magnetici delbuco nero, dove trecce caotiche di campi magneticiintrecciati emergono nello spazio interstellare.Questi campi, secondo la spiegazione prevalentedegli astrofisici, porterebbero via parte dell'energiae del momento di rotazione del buco nero, oltre acreare più elettroni e positroni.In passato, le simulazioni 3D della dinamica delbuco nero hanno modellato il plasma di elettronie positroni come un continuum.Ma in questo studio, Parfrey e colleghi hannoincluso nelle simulazioni le singole particelle ehanno osservato come i loro movimenti si sonointrecciati con i campi magnetici ed elettrici,contribuendo ad alimentarli.I loro risultati mostrano correnti turbolente dipositroni ed elettroni che si muovono in direzioniopposte, mentre entrambe roteano attorno a undisco intorno all'equatore del buco nero.Queste correnti fanno sì che l'energia emergadalle regioni polari."La cosa più importante dei getti in generalenon è il plasma, ma la tanta energia che escedal campo elettromagnetico", dice il coautoreKyle Parfrey, astrofisico al Goddard Space FlightCenter della NASA a Greenbelt, nel Maryland."È quello che vediamo accadere."Questo effetto è stato previsto negli anni settantadagli astrofisici Roger Blandford e Roman Znayek,che hanno proposto un meccanismo per spiegarecome i getti potrebbero trarre energia dallo spindi un buco nero, e come ciò contribuirebbe arallentarne la rotazione.(La teoria di Einstein equipara l'energia alla massa;quando lo spin di un buco nero rallenta, diventapiù leggero).Lo studio ha anche corroborato un secondomeccanismo, che spiega come l'energia è estrattada un buco nero rotante, un meccanismo propostoper la prima volta dal fisico-matematico britannicoRoger Penrose negli anni sessanta.Secondo il modello di Penrose, alcune particellecreate vicino all'equatore del buco nero hannoenergia negativa, così, quando cadono nel buconero, ne rallentano la rotazione.Questo ipotetico fenomeno ricorda la "radiazionedi Hawking" proposta in seguito da Stephen Hawking,in cui le particelle di energia negativa contribuisconoa ridurre la massa di un buco nero.Le nuove simulazioni sono ancora incomplete,dice Parfrey. In particolare, non includono la fisicadettagliata della creazione delle particelle e delleantiparticelle, o del disco di accrescimento -il flusso di materiale intorno al buco nero -che si pensa alimenti i campi elettromagnetici.Un buco nero che rimanesse isolato dalla materiadissiperebbe rapidamente questi campi, finendoin uno stato di quiete e buio, senza emissionedi getti di plasma.Il coautore Benoît Cerutti dell'Université GrenobleAlpes, in Francia, afferma che l'Event Horizon Telescope,una rete di antenne radio sparse per il globo chedovrebbe produrre i primi risultati quest'anno,potrebbe offrire alcuni interessanti dettagli sucome il plasma si muove intorno al buco nerosupermassiccio al centro della Via Lattea, e aquello al centro di Messier 87. "La mia speranza -dice Cerutti - è che ponga più vincoli osservativi".--------------------------(L'originale di questo articolo è stato pubblicato su "Nature" il 30 gennaio 2019. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)
I segreti dei buchi neri
Fonte: Le Scienze01 febbraio 2019I segreti dei getti di materia e antimateria dei buchi neriLe prime simulazioni di particelle di materiae antimateria in rotazione attorno a un buconero suggeriscono l'origine degli enigmaticigetti con velocità vicine a quella della luce nel vuoto.Ulteriori dettagli potrebbero essere forniti daidati registrati dall'Event Horizon Telescope chesta studiando il buco nero al centro della ViaLattea e quello al centro di Messier 87di Davide Castelvecchi / Naturbuchi neriastrofisicaPer la prima volta un gruppo di astrofisici hacalcolato come singole particelle di materia eantimateria girano vorticosamente attorno aun buco nero in rotazione.Queste simulazioni al computer fornisconoinformazioni cruciali su come i buchi neri proiettanogetti di materia a una velocità che è quasi quelladella luce, e i risultati del gruppo supportanodue meccanismi di alimentazione proposti inprecedenza sul modo in cui vengono alimentatii misteriosi flussi di particelle.La nuova tecnica di simulazione potrebbe ancheaiutare gli astrofisici a interpretare i dati di unaschiera globale di radiotelescopi che stannoosservando il buco nero supermassiccio al centrodella Via Lattea.I risultati del gruppo, pubblicati il 23 gennaio,sono una "pietra miliare" nello studio dei buchineri, dice Serguei Komissarov, astrofisico all'Universitàdi Leeds, in Regno Unito.razione di getti materia emessi da un buco nero.(NASA/ESA/Scisti)I getti di materia ad alta energiasono comuni in tutto il cosmo e sembrano provenireda una varietà di fonti, anche se non ci sono ancoraprove dirette su come si formano.Nella nostra galassia, molte stelle di neutroniproducono questi getti, così come alcuni buchi nerirelativamente piccoli - quelli non molto più massiccidel Sole - nel processo di assorbimento della materia.Gli astrofisici pensano che alcuni buchi nerisupermassicci al centro di altre galassie al centrodi altre galassie siano dietro spettacolari getti chesi estendono per migliaia di anni luce, come quellivisti intorno alla galassia Messier 87.In molti casi, soprattutto per i piccoli buchi neri, i gettisembrano contenere una sottile nebbia di elettronie delle loro controparti di antimateria, i positroni,che fuoriescono come plasma ad alta velocità.Gli attuali modelli di comportamento dei buchi neriindicano che le coppie particella-antiparticellasono prodotte all'interno di intensi campi magneticied elettrici che vorticano vicino all'orizzonte deglieventi di un buco nero, la superficie sferica da cuinulla può fuggire una volta che la si attraversa.La maggior parte di queste particelle cadono nelbuco nero.I getti si formano vicino ai poli magnetici delbuco nero, dove trecce caotiche di campi magneticiintrecciati emergono nello spazio interstellare.Questi campi, secondo la spiegazione prevalentedegli astrofisici, porterebbero via parte dell'energiae del momento di rotazione del buco nero, oltre acreare più elettroni e positroni.In passato, le simulazioni 3D della dinamica delbuco nero hanno modellato il plasma di elettronie positroni come un continuum.Ma in questo studio, Parfrey e colleghi hannoincluso nelle simulazioni le singole particelle ehanno osservato come i loro movimenti si sonointrecciati con i campi magnetici ed elettrici,contribuendo ad alimentarli.I loro risultati mostrano correnti turbolente dipositroni ed elettroni che si muovono in direzioniopposte, mentre entrambe roteano attorno a undisco intorno all'equatore del buco nero.Queste correnti fanno sì che l'energia emergadalle regioni polari."La cosa più importante dei getti in generalenon è il plasma, ma la tanta energia che escedal campo elettromagnetico", dice il coautoreKyle Parfrey, astrofisico al Goddard Space FlightCenter della NASA a Greenbelt, nel Maryland."È quello che vediamo accadere."Questo effetto è stato previsto negli anni settantadagli astrofisici Roger Blandford e Roman Znayek,che hanno proposto un meccanismo per spiegarecome i getti potrebbero trarre energia dallo spindi un buco nero, e come ciò contribuirebbe arallentarne la rotazione.(La teoria di Einstein equipara l'energia alla massa;quando lo spin di un buco nero rallenta, diventapiù leggero).Lo studio ha anche corroborato un secondomeccanismo, che spiega come l'energia è estrattada un buco nero rotante, un meccanismo propostoper la prima volta dal fisico-matematico britannicoRoger Penrose negli anni sessanta.Secondo il modello di Penrose, alcune particellecreate vicino all'equatore del buco nero hannoenergia negativa, così, quando cadono nel buconero, ne rallentano la rotazione.Questo ipotetico fenomeno ricorda la "radiazionedi Hawking" proposta in seguito da Stephen Hawking,in cui le particelle di energia negativa contribuisconoa ridurre la massa di un buco nero.Le nuove simulazioni sono ancora incomplete,dice Parfrey. In particolare, non includono la fisicadettagliata della creazione delle particelle e delleantiparticelle, o del disco di accrescimento -il flusso di materiale intorno al buco nero -che si pensa alimenti i campi elettromagnetici.Un buco nero che rimanesse isolato dalla materiadissiperebbe rapidamente questi campi, finendoin uno stato di quiete e buio, senza emissionedi getti di plasma.Il coautore Benoît Cerutti dell'Université GrenobleAlpes, in Francia, afferma che l'Event Horizon Telescope,una rete di antenne radio sparse per il globo chedovrebbe produrre i primi risultati quest'anno,potrebbe offrire alcuni interessanti dettagli sucome il plasma si muove intorno al buco nerosupermassiccio al centro della Via Lattea, e aquello al centro di Messier 87. "La mia speranza -dice Cerutti - è che ponga più vincoli osservativi".--------------------------(L'originale di questo articolo è stato pubblicato su "Nature" il 30 gennaio 2019. Traduzione ed editing a cura di Le Scienze. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati.)