Un nuovo modello per capire come si alimenta il buco nero supermassiccio della Via Lattea

La regione attorno a Sagittarius A* (Immagine X-ray: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI)
La regione attorno a Sagittarius A* (Immagine X-ray: NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Physical Review Letters” descrive una ricerca su Sagittarius A*, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Un team di scienziati dell’Università di Princeton e del Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) del Dipartimento dell’Energia americano hanno sviluppato un nuovo metodo per creare un modello del disco di accrescimento che alimenta Sagittarius A*.

Le galassie hanno normalmente un buco nero supermassiccio al loro centro e quello della Via Lattea è stato chiamato Sagittarius A* perché si trova nella costellazione del Sagittario. Nell’immagine le rilevazioni ai raggi X del telescopio spaziale Chandra  della NASA sono mostrate in blu mentre quelle agli infrarossi del telescopio spaziale Hubble sono mostrate in rosso e giallo. Nel riquadro c’è un ingrandimento di Sagittarius A* ai raggi X.

La massa di Sagittarius A* è stimata attorno ai quattro milioni di masse solari ed è circondato da un cosiddetto disco di accrescimento formato da gas ionizzato fino a diventare plasma che lentamente viene inghiottito. Quest’attività però genera una quantità di radiazioni inferiore a quella prevista.

Il plasma che viene inghiottito da un buco nero supermassiccio è un evento davvero estremo che può generare quantità notevolissime di radiazioni elettromagnetiche. I casi estremi costituiscono alcune delle sorgenti più energetiche dell’universo, chiamate nuclei galattici attivi. Sagittarius A* è ben lontano da quegli estremi, perfino troppo, perciò è stata condotta questa nuova ricerca per creare un modello migliore che spieghi quel comportamento.

Il punto di partenza del nuovo studio è che il disco di accrescimento di Sagittarius A* sia talmente caldo e diluito che le traiettorie degli elettroni e dei protoni contenuti nel plasma si intersecano raramente. Generalmente il moto del plasma che forma il disco di accrescimento viene trattato come quello di un fluido macroscopico ma questo tipo di modello non può descrivere il processo che fa diventare instabile il plasma del disco di accrescimento finché viene inghiottito.

In questa nuova ricerca è stato sviluppato un modello che utilizza un nuovo approccio che i fisici chiamano cinetico per tracciare in modo sistematico il moto di ogni singola particella senza collisioni. Si tratta di un approccio complesso sviluppato usando il software Pegasus, sviluppato a Princeton dal professor Matthew Kunz, il principale autore dell’articolo sulla ricerca, assieme ad alcuni colleghi tra cui James Stone, un altro degli autori.

Il nuovo modello potrebbe aiutare a capire meglio i comportamenti di Sagittarius A* producendo modelli predittivi migliori delle emissioni provenienti da esso. Questo modello dovrà essere messo alla prova confrontandone i risultati con osservazioni reali dell’area attorno al buco nero supermassiccio. Per ora queste sono possibili ad esempio con il telescopio spaziale Chandra.

Nel 2017 dovrebbe essere attivato l’Event Horizon Telescope, che permetterà di effettuare nuove osservazioni alle frequenze radio. Si tratta di un sistema che combinerà diversi radiotelescopi posti in diversi luoghi del mondo facendoli lavorare assieme come se fossero un unico grande telescopio. L’obiettivo è proprio osservare l’area attorno a Sagittarius A*.

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