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I buchi neri supermassicci potrebbero ospitare “tsunami” di gas giganteschi e vorticosi

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Credit: NASA

Il gas che sfugge alla presa gravitazionale dei buchi neri supermassicci potrebbe formare “tsunami” nello spazio?

In un nuovo studio finanziato dalla NASA, gli astrofisici hanno utilizzato simulazioni al computer per modellare l’ambiente attorno ai buchi neri supermassicci nello spazio profondo. Hanno scoperto che potrebbero esserci enormi strutture simili a tsunami che si formano vicino a questi buchi neri che sono essenzialmente massicce pareti vorticose di gas che sono sfuggite per un pelo all’intensa attrazione gravitazionale del buco nero. Pensano persino che i buchi neri supermassicci potrebbero ospitare le più grandi strutture simili a tsunami nell’universo.

“Ciò che governa i fenomeni qui sulla Terra sono le leggi della fisica che possono spiegare le cose nello spazio e anche molto al di fuori del buco nero”, ha detto Daniel Proga, un astrofisico dell’Università di Las Vegas, Nevada (UNLV), in una dichiarazione della NASA.

In questo studio, i ricercatori hanno esaminato da vicino lo strano ambiente attorno ai buchi neri supermassicci e il modo in cui i gas e le radiazioni interagiscono in quella zona.

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I buchi neri supermassicci a volte hanno grandi dischi di gas e materia che turbinano intorno a loro, alimentandoli nel tempo in un sistema combinato noto come nucleo galattico attivo. Questi sistemi, che spesso emettono getti di materiale, emettono raggi X luminosi e brillanti sopra il disco, appena fuori dalla portata gravitazionale del buco nero. Questa radiazione a raggi X spinge i venti che fluiscono fuori dal centro del sistema. Questo è chiamato un “deflusso”.

Questa radiazione a raggi X potrebbe anche aiutare a spiegare le regioni più dense e gassose nell’ambiente attorno ai buchi neri supermassicci chiamati “nuvole”, pensano i ricercatori.

“Queste nuvole sono 10 volte più calde della superficie del sole e si muovono alla velocità del vento solare, quindi sono oggetti piuttosto esotici che non vorresti che un aereo sorvolasse”, ha affermato l’autore principale Tim Waters, ricercatore post-dottorato presso UNLV e scienziato ospite presso il Los Alamos National Laboratory nel New Mexico.

Il team ha mostrato con simulazioni al computer come, abbastanza lontano dal buco nero da essere fuori dalla sua portata, l’atmosfera del disco che ruota intorno al buco nero può iniziare a formare onde di gas e materia. Con l’aggiunta dei venti di deflusso che vengono spinti fuori dalla radiazione a raggi X, queste onde possono trasformarsi in enormi tsunami. Secondo la dichiarazione, queste onde vorticose di gas possono estendersi fino a 10 anni luce sopra il disco, hanno scoperto i ricercatori. Una volta che queste strutture simili a tsunami si sono formate, non sono più sotto l’influenza della gravità del buco nero.

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In queste simulazioni, i ricercatori hanno mostrato come la radiazione di raggi X brillante vicino a un buco nero si infiltra nelle sacche di gas caldo nell’atmosfera esterna del disco. Queste bolle di plasma caldo si espandono nel vicino gas più freddo ai bordi del disco, contribuendo a stimolare le strutture simili a tsunami.

Le bolle bloccano anche il vento di deflusso e si diramano in strutture separate di dimensioni fino a un anno luce. Queste strutture laterali sono conosciute come strade vorticose di Kármán, che sono modelli meteorologici che si verificano anche sulla Terra.Tuttavia, questo modello di vortici vorticosi sulla Terra è molto diverso.

Le strade del vortice di Kármán prendono il nome dal fisico ungherese-americano Theodore Von Kármán, il cui nome segna anche il confine tra l’atmosfera terrestre e lo spazio.

Questa ricerca va contro le teorie precedenti che hanno suggerito che le nubi di gas caldo vicino a un nucleo galattico attivo si formano spontaneamente a causa dell’instabilità del fluido, secondo la dichiarazione. Questo studio contraddice anche la precedente nozione secondo cui i campi magnetici sono necessari per spostare il gas più freddo da un disco attorno a un buco nero supermassiccio.

Sebbene nessun satellite attualmente operativo possa confermare il loro lavoro, il team spera di rafforzare le loro scoperte con ricerche future e, si spera, osservazioni telescopiche. Inoltre, le osservazioni del plasma vicino ai nuclei galattici attivi dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e del telescopio spaziale XMM-Newton dell’Agenzia spaziale europea sono coerenti con i risultati di questo team, secondo la dichiarazione della NASA.

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