Un nuovo studio condotto da ricercatori della Northwestern University rivela che la velocità con cui i buchi neri “mangiano” la materia circostante è molto più veloce di quanto mostrato dai modelli tradizionali. I buchi neri sono oggetti astronomici dotati di attrazione gravitazionale così forte che nulla, nemmeno la luce, può sfuggirgli. Questo processo è stato ulteriormente studiato da uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal.
Nick Kaaz, del Weinberg College of Arts and Science della Northwestern, ha condotto l’indagine e ha eseguito la ricerca utilizzando il supercomputer Summit situato presso l’Oak Ridge National Laboratory nel Tennessee. Lo studio ha coinvolto l’esame dei dischi di accrescimento, che si formano attorno a corpi celesti massicci come buchi neri o stelle, e sono costituiti da gas, plasma, polvere e altre particelle. Kaaz ha eseguito simulazioni 3D ad alta risoluzione che mostrano che i buchi neri rotanti fanno oscillare i dischi di accrescimento e li dividono in un pezzo interno ed uno esterno.
La ricerca ha scoperto che una volta che i dischi di accrescimento si separano, il disco interno viene prima consumato dal buco nero e i detriti del disco esterno vengono portati verso l’interno per riempire il vuoto lasciato dall’anello interno, in un infinito processo “mangia-riempi-mangia“. La complessità di questi dischi li rende difficili da studiare con modelli e per questo l’utilizzo del supercomputer Summit è stato essenziale perché ha consentito l’inclusione della dinamica dei gas, dei campi magnetici e della relatività generale per creare modelli di un buco nero più realistico.
Kaaz ritiene inoltre che il ciclo dettagliato “mangia-riempi-mangia” potrebbe forse spiegare perché alcuni quasar sembrano passare da luminosi a fiochi in pochi mesi. Si ritiene che questi “oggetti quasi stellari” siano alimentati da buchi neri supermassicci ed emettano più di 1.000 volte l’energia di tutte le stelle che compongono la Via Lattea. “Alcuni quasar – che risultano dai buchi neri che mangiano gas dai loro dischi di accrescimento – sembrano cambiare drasticamente nel corso di tempi che vanno da mesi ad anni. Questa variazione è così drastica. Sembra che la parte interna del disco, da cui proviene la maggior parte della luce, venga distrutta e poi ricostituita,” ha affermato Kaaz. “La teoria classica del disco di accrescimento non può spiegare questa drastica variazione. Ma i fenomeni che vediamo nelle nostre simulazioni potrebbero potenzialmente spiegarlo. Il rapido schiarimento e oscuramento sono coerenti con la distruzione delle regioni interne del disco“.
Kaaz spera che questa ricerca possa aiutare a rispondere a molte delle domande ancora aperte sulla natura dei buchi neri. “Il modo in cui il gas arriva a un buco nero per alimentarlo è la questione centrale nella fisica dei dischi di accrescimento,” ha affermato il ricercatore. “Se sai come accade, indica quanto dura il disco, quanto è luminoso e come dovrebbe apparire la luce quando lo osserviamo con i telescopi“.
