I buchi neri supermassicci stanno al centro di molte grandi galassie e sono invisibili perché non emettono luce. In particolare, Sagittarius A* è al centro della Via Lattea e ha una massa di circa 4.000.000 Soli. Gli astronomi li identificano osservando gli effetti sulle stelle e sul gas circostante.
Un nuovo studio di Eric Coughlin, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, spiega il processo delle distruzioni mareali (TDE). Quando una stella si avvicina troppo, il buco nero la allunga in un flusso sottile di detriti. Per effetto della relatività generale il flusso può avvolgersi e poi scontrarsi con se stesso, generando forti impulsi di energia. Dopo questi urti la materia accresce lentamente sul buco nero e produce molta radiazione; talvolta l'evento può brillare più della galassia ospite (~ 1.000.000.000.000 Soli).
Simulazioni ad alta risoluzione guidate da Lucio Mayer, con la partecipazione di Coughlin, hanno usato smoothed particle hydrodynamics (SPH) per rappresentare la stella come molte particelle soggette alle equazioni di Navier–Stokes. I loro modelli, che impiegavano decine di miliardi di particelle e sfruttavano GPU su supercalcolatori, mostrano un flusso coerente che segue un percorso prevedibile prima di collidere. Simulazioni a bassa risoluzione avevano invece prodotto detriti molto sparsi e troppa dissipazione.
Tre fattori principali influenzano il risultato:
- Massa del buco nero
- Rotazione del buco nero
- Orientamento della rotazione rispetto all'orbita dei detriti
Se il buco nero ruota, provoca una precessione nodale che può deviare i detriti dal piano originario e ritardare le collisioni. Questi effetti contribuiscono a spiegare l'ampia diversità delle curve di luce osservate nei TDE; con simulazioni migliori e telescopi più potenti gli astronomi potranno decifrare questi segnali con maggiore chiarezza.
Parole difficili
- supermassiccio — che ha una massa estremamente grande rispetto alle stellesupermassicci
- distruzione mareale — evento in cui una stella viene spezzata dalle forze marealidistruzioni mareali (TDE)
- relatività generale — teoria fisica che descrive la gravità e spazio-tempo
- accrescere — aumentare la massa o la quantità di materiaaccresce
- precessione — lente rotazione dell'asse di un oggetto nello spazioprecessione nodale
- dissipazione — perdita di energia che riduce il movimento o potenza
- simulazione — modello numerico che riproduce un processo fisicoSimulazioni ad alta risoluzione, Simulazioni a bassa risoluzione
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Domande di discussione
- Come potrebbero telescopi più potenti e simulazioni migliori aiutare gli astronomi a decifrare i segnali delle TDE?
- Quali effetti pratici può avere la rotazione di un buco nero sull'evoluzione dei detriti dopo una TDE?
- Pensi che sia più utile aumentare la risoluzione delle simulazioni o migliorare i modelli fisici? Spiega la tua scelta.
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