venerdì 21 settembre 2018

buchi neri galassie quasar universo

I Quasar



I quasar sono oggetti estremamente massicci, luminosi e potenti.
Sono in assoluto gli oggetti più luminosi dell'universo.


Un tempo si pensava che i Quasar fossero anche gli oggetti più di distanti nell'universo, ma oggi sappiamo che la distanza (e quindi anche l'età) non è più una proprietà che distingue questi oggetti.
Sono stati scoperti grazie alle loro fortissime emissioni radio; da qui il nome di "oggetti quasi stellari ad emissione radio".
Oggi sappiamo che in verità soltanto il 10% circa dei quasar conosciuti emette forti onde radio.

Ma quindi cosa sono i Quasar? e perché ci hanno tratto in inganno più volte?

I Quasar nono sono altro che buchi neri. Buchi neri supermassicci per la precisione. Eh... buchi neri molto luminosi anche, di gran lunga gli oggetti più luminosi dell'universo.
Sono talmente luminosi da nascondere completamente la luce dei miliardi di stelle contenute nella galassia ospite!
Per capire meglio la struttura di un buco nero vi invitiamo a leggere questo approfondimento: Come sono fatti i buchi neri

Credete che questo sia un grande controsenso? Non lo è affatto, ed ecco il perché.
I Quasar, che ribadiamo sono a tutti gli effetti dei buchi neri, hanno dimensioni davvero enormi, alcuni di loro possono raggiungere la dimensione del nostro sistema solare.
E la massa di un Quasar può andare da milioni a miliardi di masse solari.

Come si può immaginare la forza di gravità nei pressi di questi buchi neri super massicci è davvero spaventosa. Anzi, ad essere sinceri è davvero difficile immaginarla.
Per intenderci, i quasar sono in grado di attirare a se, e in modo molto veloce, materia fino a distanze di anni luce. E la materia che finisce nelle lori fauci vi entrano a velocità elevatissima: dai 3.000 ai 10.000 km/s!

Questa corrente di materia crea attorno al Quasar un vortice luminosissimo a causa della temperatura che si viene a creare, e dell'energia che viene prodotta.
Un Quasar converte in energia circa la metà della massa che inghiotte!

Ecco svelata la luminosità dei Quasar. E per paradosso essendo i Quasar dei buchi neri, possiamo dire che i buchi neri possono in queste circostanze essere gli oggetti più luminosi dell'universo.

E non è tutto.
I Buchi neri hanno un campo magnetico molto forte. Pensate a quanto possa essere forte il campo magnetico di un buco nero super-massiccio e quanto quello di un Quasar per come lo abbiamo descritto sopra.
I fortissimi campi magnetici che avvolgono i Quasar sono in grado di intrappolare parte della materia che il quasar divora e di riversarla verso l'esterno lungo i poli magnetici.

Questo fenomeno crea dei getti di materia ed energia potentissimi e luminosissimi.
Possono percorrere centinaia di anni luce attraverso la galassia ospite e in molti casi essere anche in grado di uscire!

I primi anni dopo la loro scoperta, i Quasar ci hanno tratto in inganno perché nonostante la loro dimensione reale, essi appaiono grandi come stelle.
E quindi non si riusciva a capire come facesse una stella così lontana ad essere così luminosa e ad emettere così tante onde radio.
Solamente con le scoperte dei nuclei galattici attivi e del comportamento dei dischi di accrescimento dei buchi neri si è giunti alla conclusione che in realtà i Quasar non hanno niente a che vedere con le stelle.

Aver capito che i Quasar sono in realtà buchi neri super-massicci nei cuori di alcune galassie attive ci ha anche fatto capire che non tutti i quasar sono così lontani.
Ma i più lontani, e di conseguenza quelli più luminosi visto che riusciamo a vederli, si allontanano dalla terra ad una velocità che si avvicina quasi ad un terzo di quella della luce

Ora sorgono spontanee alcune domande.
Tutti i buchi neri super-massicci nei centri galattici sono Quasar? e Perché alcuni di loro emettono forti radiazioni radio come avviene per i nuclei galattici attivi? E che differenza c'è tra un Quasar e un nucleo galattico attivo?

La risposta è che questi tre oggetti sono in realtà la stessa cosa.
Quando un buco nero super-massiccio nel cuore di una galassia non sta divorando materia, rimane invisibile (se non per l'effetto della sua gravità sugli oggetti circostanti come nel caso della Via Lattea)
Nel cuore della Via Lattea ci sono centinaia di buchi neri. In questo approfondimento ne parliamo: Centinaia di buchi neri nel centro della Via Lattea
Ma non appena questo buco nero inizia a divorare materia, ecco che il disco di accrescimento di infiamma e con lui i getti di energia che vengono espulsi dai poli magnetici.
Ecco che si accende il Quasar, e che il nucleo della galassia diventa un nucleo galattico attivo.
Quando il pasto del buco nero termina, il Quasar torna ad essere un oscuro buco nero dalle dimensioni del sistema solare.
Si può quindi dire che il Quasar sia in realtà uno stato del buco nero, e che lo è solo per certi periodi.

Per concludere, l'angolo del polo magnetico di un Quasar rispetto alla terra cambia sensibilmente il modo in cui questo viene osservato.
Quindi, quando i jet di una quasar sono perpendicolari a noi, ci appare come radio-galassia.
Quando invece i jet hanno angolazioni diverse vediamo quelli che chiamiamo comunemente Quasar.
Infine, nei rari casi in cui questi getti sono puntati verso la terra, li chiamiamo Blazar, e ci appaiono ancora più luminosi dei Quasar, anche se sono proprio Quasar.

Le immagini che trovate nella pagina aiutano a comprendere i diversi nomi in base ai punti di vista.
Quasar, galassie attive, buchi neri e Blazar: tanti nomi per indicare la stessa cosa!



venerdì 14 settembre 2018

buchi neri via lattea

Nel centro della nostra galassia ci sono probabilmente centinaia di piccoli buchi neri. E' la prima volta che, anche se in maniera indiretta, vediamo nell'universo una "bolla" di buchi neri così relativamente vicini. La foto qui sopra è il risultato di una selezione fatta usando il telescopio spaziale della NASA Chandra che sta osservando, tra le altre cose, il cuore della Via Lattea.

Sono buchi neri dal raggio molto piccolo, ma che hanno una massa che va dalle 5 alle 30 volte quella del Sole. Ed proprio questo rapporto tra massa e dimensione a renderli così potenti.

Non si parla quindi di buchi neri super massicci come quello al centro della galassia, ma di piccolissimi buchi neri di massa stellare.

Il gruppo di buchi neri che si troverebbe nei pressi del centro della Via Lattea conterebbe decine di esemplari sparsi in una bolla dal diametro di circa tre anni luce attorno al famoso buco nero supermassiccio che si trova nel cuore: Sagittario A* (Sgr A*).
La presenza di questa popolazione di buchi neri è anche confermata dai sistemi di simulazione sui movimenti delle stelle all'interno delle galassie a spirale, eseguita sui dati raccolti dal telescopio Chandra.
Queste simulazioni mettono in evidenza che durante la vita della galassia, un numero che potrebbe arrivare fino 20.000 unità di buchi neri di massa stellare, si raccoglierebbe vicino al nucleo della galassia stessa.
Potete scoprire come è fatto realmente un buco nero in questo approfondimento: Come sono fatti i buchi neri?

Ma come facciamo ad essere così sicuri che ci siano tutti questi buchi neri vicino al nucleo della Via Lattea?

Un buco nero, da solo, è invisibile.
Tuttavia, i buchi neri di piccole dimensioni come quelli in questione, spesso sono nati da processi simili alle supernove 1a, e quindi hanno un così detto "compagno orbitale".
per capire meglio le supernovae 1A e questo tipo di buchi neri potete leggere questo approfondimento: Cosa sono le supernovae?

Quindi, un buco in coppia binaria con un'altra stella, attira a sè il gas dalla sua compagna, e lo fa ad una velocità straordinaria!
Questo materiale, mentre cade ad altissima velocità nelle fauci del buco nero, acquisisce una temperatura che arriva a milioni di gradi e il suo percorso attorno al buco nero assume una forma a disco.
Tutto ciò produce una forte emissione di raggi X. Da qui anche il nome di "binari a raggi X".

Nell'immagine del centro della Via Lattea che vedete qui sopra, i pallini rossi localizzano questo tipo di buchi neri.
Sono tutti localizzati in un'area di circa 12 anni luce attorno a Sgr A*
I pallini gialli invece rappresentano sorgenti a raggi X simili ai buchi neri binari, ma che però hanno origine da sistemi che ospitano al centro stelle nane bianche. Queste stelle potrebbero presto dare luce a delle supernovae di tipo 1A.

Dopo le osservazioni sulla variabilità delle emissioni di raggi X gli astronomi sono abbastanza sicuri che gli oggetti identificati dai puntini rossi siano dei buchi neri binari ed escludono che siano sistemi binari costituite da stelle di neutroni. Anche se esistono probabilità che questi oggetti siano in realtà "Pulsar millisecondi" e che il loro tempo di rotazione sia talmente veloce da non riuscire ad essere percepito dai nostri radiotelescopi odierni.

Poiché alle distanze di cui stiamo parlando possono essere osservate soltanto le sorgenti a raggi X più brillanti, le ipotesi degli astrofisici si spingono a stimare che in realtà la popolazione di buchi neri della zona non rilevato sia molto più alta. Inizialmente gli astrofisici pensavano che intorno a Sgr A* potesse esserci una popolazione da 300 ao 900 esemplari. Oggi si stima che in realtà ci siano qualcosa come 10-40 mila buchi neri di massa stellare!

Questa enorme popolazione di buchi neri accompagnati da stelle potrebbe fornire informazioni importanti sulla formazione dei sistemi binari di questo tipo che, a quanto pare, non sono poi così rari.
Costellazione:Perseo
Ascensione retta:03h 19m 48,2s
Declinazione:+41° 30′ 42″
Magnitudine:11,9
Dimensione apparente:2,2' x 1,7'
Distanza:235 milioni a.l.

martedì 20 febbraio 2018

buchi neri cielo profondo galassie quasar universo


La maggior parte delle galassie che conosciamo oggi ospita nel cuore un buco nero più o meno massiccio. Gli astrofisici già da tempo sospettavano che questa presenza potesse influenzare l'evoluzione della galassia ospitante, oggi ne hanno avuto una conferma grazie ad una nuova scoperta che riguarda il buco nero al centro di una piccola galassia: 3C 298.

L'influenza e la relazione di cui stiamo parlando è quella tra i buchi neri al centro delle galassie ed il tasso di formazione stellare della galassia ospitante.
Gli astronomi infatti hanno osservato una stretta relazione tra la formazione di nuove stelle in una galassia e le dimensioni stimate del buco nero nel suo centro. Ma questa era fino ad oggi solo una relazione statistica, e il motivo per il quale ciò accadesse era ignoto.
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I buchi neri, in questo caso quelli supermassicci, noti anche come quasar, sono oggetti molto particolari, e capire come influenzano la vita delle galassie è indispensabile per capire come potrebbe essere il destino dell'universo.
A questo nostro approfondimento potete capire meglio come sono fatti questi oggetti peculiari: come nascono i buchi neri.

In uno studio pubblicato sul "The Astrophysical Journal" è stata esaminata l'energia che circonda i potenti venti generati dal quasar al centro di una piccola galassia a 9,3 miliardi di anni luce dalla terra: la galassia 3C 298.
Studiare con attenzione questo quasar significa studiare qualcosa che è esistito nell'universo primordiale, quasi 10 miliardi di anni fa, ospitato da una galassia agli albori della sua esistenza.
Ciò significa che quello che vediamo accadere li, è probabilmente accaduto anche in molte altre galassie e le sue conseguenze sono quelle che vediamo in galassie molto più vicine e quindi in uno stadio evolutivo molto più avanzato.
Scopri cos'è davvero un quasar e perché, nonostante sia un buco nero, è così luminoso a questo approfondimento: I quasar, cosa sono e perché sono così luminosi?
Ma veniamo ora al punto della scoperta.
I buchi neri, come sappiamo, attirano inesorabilmente verso di loro i corpi celesti che sono nelle vicinanze. E non solo quelli nelle immediate vicinanze, ma con il passare dei millenni anche quelli più distanti.
Quando una stella inizia ad essere divorata da un buco nero, il suo gas ed il suo plasma precipitano vorticosamente e molto velocemente verso l'orizzonte degli eventi. In questa fase, e finché il predatore non ha terminato il suo banchetto, si dice che il buco nero sta crescendo attivamente, e sta accumulando enormi quantità di materiale.
Ora, mentre per definizione i buchi neri non emettono luce, il materiale gassoso che fagocitano viene invece riscaldato a causa della velocità con la quale precipita nel buco nero e raggiunge temperature estreme.
Questo fenomeno porta i buchi neri ad essere contemporaneamente tra gli oggetti più luminosi ed energetici dell'universo: conosciuti anche con il nome di quasar. In realtà questa luminosità non è da attribuire al buco nero stesso, ma appunto alla zona che lo circonda. Quella in cui il materiale sta vorticando vertiginosamente.

Ora veniamo alla piccola galassia 3C 298.
Questa galassia come abbiamo detto si trova ad una distanza di 9,3 miliardi di anni luce. E' una galassia molto giovane, non ancora del tutto sviluppata. Le sue dimensioni sono ridotte, con un diametro di 11.000 anni luce, ed ha una popolazione stellare molto ridotta a causa della sua gioventù.
Come potete vedere nelle immagini qui sotto, non presenta nessuna spirale e nessuna delle bellissime particolarità che osserviamo nelle galassie più vicine a noi e più sviluppate.
Però, nel suo centro galattico è presente un enorme quasar super massicio!

Cosa può dirci di così importante un oggetto apparentemente così privo di attrazione?
Bene, lo studio di cui sopra relativo al quasar presente al centro della galassia 3C 298 ha osservato proprio come l'enorme energia generata dal processo di accrescimento di un buco si disperda nello spazio circostante in forma di venti simili al vento solare.
La ricerca ha rivelato che i venti soffiano attraverso l'intera galassia e incidono sulla crescita delle stelle.
Questo fatto è molto rilevante, perché significa che i quasar, o buchi neri supermassicci, sono in grado di influenzare le stelle che si formano all'interno delle galassie anche a grandi distanze dal nucleo galattico.
Potete scoprire qui come da una nebulosa nascano centinaia di stelle grazie a perturbazioni gravitazionali o a spinte energetiche come queste. Nebulose diffuse: ricordi dell'universo primordiale.
Per arrivare al dunque, oggi le galassie vicine a noi, e che quindi si presentano con una età prossima ai nostri tempi, mostrano che la loro massa è strettamente correlata alla massa del buco nero supermassiccio che ospitano.
Lo studio di cui stiamo parlando indica però che 3C 298 non rientra in questa normale relazione. Infatti la galassia 3C 298 è 100 volte meno massiccia di quanto dovrebbe essere considerando l'enorme quasar che ospita.
Ora, non dobbiamo dimenticarci un'aspetto fondamentale: 3C 298 si trova a 9,3 miliardi di anni luce da noi, quindi la stiamo vedendo com'era 9,3 miliardi di anni fa: l'età dell'universo primordiale.
Questo implica che la massa del suo quasar era altissima già nell'infanzia della galassia, e che l'energia del quasar sarà quindi in grado di controllare la crescita della galassia.
Gli astrofisici sono convinti che se potessimo osservare questa galassia all'età dei nostri giorni, cioè dopo 9,3 miliardi di anni di sviluppo, questa dovrebbe apparirci molto meno povera di stella e assolutamente più simile alle bellissime galassie che osserviamo nell'universo a noi più prossimo.

Queste conclusioni fanno parte di un programma di studi molto più vasta sui quasar lontani e sull'impatto che ha la loro energie sulla formazione delle stelle e sulla crescita delle galassie e che potranno stupirci ancora nel futuro gettando sempre più luce sulle meccaniche che hanno sviluppato l'universo come lo vediamo oggi.

Nell'immagine qui di seguito vediamo la galassia 3C 298 in tutto il suo aspetto primordiale. Le stelle presenti sono davvero poco: tutto ciò che vediamo principalmente gas. Il colore verde evidenzia il gas della galassia carico di energia e che viene illuminato dal quasar. Il colore blu riprende il forte vento stellare del quasar che soffia attraverso l'intera galassia. I colori rosso e arancio rappresentano il gas molecolare freddo rilevato dai telescopi ALMA. Il buco nero supermassiccio si trova al centro, circondato dalla zona più luminosa: il disco di accrescimento.



In quest'altra immagine invece vediamo una mappa schematica della galassia.


mercoledì 22 novembre 2017

buchi neri galassie onde gravitazionali supernovae universo

Luce dalle onde gravitazionali

Per la prima volta, gli scienziati della NASA hanno rilevato la luce legata ad un'onda gravitazionale, grazie a due stelle di neutroni che si sono scontrate nella galassia NGC 4993, situata a circa 130 milioni di anni luce dalla Terra nella costellazione dell' Hydra.

Il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA ha raccolto un impulso di luce ad alta energia da una potente esplosione, che fu immediatamente riportata agli astronomi di tutto il mondo come un breve lampo gamma.
Successivamente gli scienziati del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) hanno rilevato onde gravitazionali (soprannominate GW170817) provenienti da una coppia di stelle che si sono fuse generando una esplose nello stesso punto da cui era arrivato il raggio gamma.
Questo evento ha incoraggiando gli astronomi a cercare le conseguenze dell'esplosione. Poco dopo, l'esplosione è stata rilevata dal satellite INTEGRAL dell'ESA.


La NASA ha subito puntato i suoi telescopi Swift, Hubble, Chandra e Spitzer, seguiti da dozzine di osservatori terrestri, verso quell'angolo di cielo e hanno in catturato il bagliore sbiadito dei detriti in espansione dell'esplosione.
Per la prima volta abbiamo visto la luce e le onde gravitazionali prodotte dallo stesso evento: la rivelazione della luce di una sorgente di onde gravitazionali ha rivelato dettagli dell'evento che non possono essere determinati dalle sole onde gravitazionali.

Le stelle di neutroni (Pulsar) sono oggetti estremamente massicci, rimasugli di potenti esplosioni di supernove.
Potete leggere in questo approfondimento qual'è il violento processo che le genera e perché sono così massicce: Cosa sono le supernovae.

Si stima che le due pulsar che si sono unite in questo evento, probabilmente avevano masse tra il 10% e il 60% maggiori di quelle del nostro Sole, ma erano più piccole della città di Milano!
La coppia ruotava l'una intorno all'altra centinaia di volte al secondo, producendo onde gravitazionali alla stessa frequenza. Dopo essersi avvicinate e aver orbitato sempre più velocemente, le due stelle alla fine si sono fuse. Il risultato è stato una Kilonova: un fascio potentissimo e rarissimo di raggi gamma.
Questa animazione della NASA riassume molto bene le fasi dell'esplosione. 


Mentre le fusioni tra buchi neri molto probabilmente distrugge qualsiasi materia intorno a loro molto prima che si schianti, emanando pochissima luce visibile, le fusioni tra stelle di neutroni invece producono un'ampia varietà di luce perché gli oggetti quando si scontrano formano un vortice di detriti molto caldi.

La spiegazione preferita per i fasci brevi di raggi gamma è che siano causati da un getto di detriti che si muove vicino alla velocità della luce. Gli unici corpi in grado di accelerare la materia fino a queste velocità impressionanti sono i buchi neri o le stelle di neutroni durante una eventuale loro fusione.
Quindi, le osservazioni del LIGO ci dicono che c'è stata una fusione di oggetti molto compatti, mentre il Fermi ci dice che c'è stato un breve fascio di raggi gamma: unendo i dati sappiamo con abbastanza precisione che ciò che abbiamo osservato è stata la fusione di due stelle di neutroni.

A poche ore dall'iniziale rilevamento dei raggi gamma da parte del Fermi, Il LIGO è stato in grado di localizzare l'evento nel cielo con un'ulteriore analisi dei dati delle onde gravitazionali. Gli osservatori a terra hanno quindi localizzato rapidamente una nuova sorgente ottica e infrarossa, i resti rimasti della la kilonova, in NGC 4993.

Attraverso il telescopio Swift, poco dopo il rilevamento del raggio gamma di Fermi, si è osservata una esplosione ultravioletta (UV) che si è però affievolita molto velocemente.
Gli astrofisici non si aspettavano affatto che una kilonova producesse una emissione così brillante di raggi ultra violetti e pensano che questo sia stato prodotto dal disco di detriti di breve durata che ha alimentato il fascio di raggi gamma.
Dopo eventi di questo tipo, il materiale scagliato nello spazio dall'esplosione rallenta e si espande man mano che si allontana, riscaldando il materiale interstellare che incontra e producendo la cosiddetta emissione "afterglow" (dopo il bagliore) che include anche i raggi X.
Ma i telescopi spaziali non hanno osservato raggi X nell'immediato! E questa è stata una sorpresa inspiegabile per un evento che ha prodotto raggi gamma ad alta energia.
Soltanto nove giorni dopo l'esplosione, l'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA ha rilevato chiaramente i raggi X provenienti dall'esplosione.
Gli scienziati ritengono che il ritardo sia dovuto al nostro angolo di visione e che ci sia voluto del tempo perché il getto diretto verso la Terra si espandesse nella nostra visuale.

L'osservazione finale dei raggi X dopo l'esplosione dimostra che le fusioni tra stelle di neutroni possono formare potenti getti che scorrono a velocità prossime a quelle della luce, anche se abbiamo dovuto aspettare nove giorni per rilevarli perché li abbiamo visti lateralmente.

Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha iniziato a fotografare la kilonova e a catturane lo spettro nel vicino infrarosso, che ha rivelato il movimento e la composizione chimica dei detriti in espansione.
Questo spettro sembra esattamente come i fisici teorici avevano previsto che fosse dopo la fusione tra due stelle di neutroni, legando questo oggetto alla sorgente di onde gravitazionali oltre ogni ragionevole dubbio.

Gli astronomi pensano che la luce visibile e quella infrarossa di una kilonova provenga principalmente dal riscaldamento dovuto al decadimento di elementi radioattivi formati nei detriti ricchi di neutroni. Lo scontro tra stelle di neutroni potrebbe essere la fonte maggiore di molti elementi pesanticome il platino e l'oro.

Le immagini qui sotto sono state riprese dal telescopio Swift. Riprendono la kilonova prodotta dalla fusione delle stelle di neutroni nella galassia NGC 4993 (riquadro) il 18 agosto 2017, circa 15 ore dopo che sono state osservate le onde gravitazionali e il fascio di raggi gamma. La fonte era inaspettatamente luminosa nello spettro ultravioletto e si è poi sbiadito rapidamente finendo per non essere più rilevabile dopo pochi giorni. Questo composito in falsi colori combina le immagini prese attraverso tre filtri ultravioletti.





buchi neri materia oscura onde gravitazionali universo

La materia oscura potrebbe essere costituita da buchi neri primordiali numerosi quanto le stelle? Con ricerche lunghe decenni che non riescono a trovare le ipotetiche particelle di materia oscura che i teorici hanno favorito, i fisici si stanno rivolgendo a metodi più radicali per spiegare la massa mancante dell'universo. Questa è un'idea che ha iniziato a mettere le sue radici quando la scoperta delle onde gravitazionali ha suggerito che il cosmo abbonda di buchi neri inaspettatamente pesanti. 

La materia oscura è una forma di "materia" che compone circa il 90% dell'universo ma che i ricercatori e i cosmologi non sono ancora riusciti ad individuare e osservare in maniera diretta.
La maggior parte degli sforzi compiuti fino ad oggi dalla ricerca sono stati volti a tentativi di scoperta di particelle subatomiche che potessero rappresentarla. Nonostante queste ricerche abbiano portato alla luce diverse nuove particelle elementari, nessuna di esse è ancora arrivata a definire la materia oscura.
Nell'ultimo anno, sopratutto dopo le ultime sorprendenti rilevazioni delle onde gravitazionali, sta prendendo piede anche un'altra teoria radicalmente diversa da quelle in voga.

Questa teoria prevede che la materia oscura sia costituita da buchi neri formati durante il primo secondo dell'esistenza del nostro universo, noti come buchi neri primordiali.
La teoria della materia oscura costituita da buchi neri primordiali è molto semplice e si basa su concetti molto lineari e oggi abbastanza conosciuti, tralasciando idee esotiche e particelle mai osservate. Sarebbe insomma in linea con la purezza e la semplicità dell'universo.
Alexander Kashlinsky, il cosmologo del Goddard Space Flight Center della NASA a capo del team che sta lavorando a questo concetto, suggerisce che questa interpretazione sia in linea con la nostra conoscenza dei raggi cosmici nell'infrarosso e dei raggi X, e che possa spiegare le masse inaspettatamente alte nelle collisioni tra buchi neri rilevate negli ultimi periodi.
In questo approfondimento, per esempio, abbiamo scritto cosa accade quando un buco nero primordiale si scontra con una stella di neutroni
I cosmologi prevedono che se la teoria fosse corretta, allora tutte le galassie (inclusa la nostra) sarebbero incorporate in una vasta sfera di buchi neri primordiali con masse ciascuno di circa 30 volte la massa del sole.

Nel 2005 gli astronomi usarono il telescopio spaziale Spitzer della NASA per esplorare il bagliore di fondo della luce infrarossa in una zona dell'Orsa Maggiore. I ricercatori hanno notato un'eccessiva alterazione nella luce, e hanno concluso che probabilmente è stata causata dalla luce aggregata delle prime stelle presenti nell'universo più di 13 miliardi di anni fa.
Studi successivi hanno confermato che questa struttura inattesa nello "sottofondo a raggi infrarossi" (CIB) è presente anche in altre parti del cielo.
Nel 2013 grazie al moderno NASA chandra x-ray observatory, 
questi pattern sono stati inaspettatamente confermati anche nel sottofondo cosmico a raggi X

Tutto ciò però è molto strano. Oggi sappiamo infatti che le prime stelle nate nell'universo hanno emesso luce principalmente nello spettro ottico e ultravioletto.
Ai nostri giorni questa luce risulta allungata nell'infrarosso a causa dell'espansione dello spazio. Questo significa che questa luce non dovrebbe contribuire in modo così evidente al bagliore di fondo nello spettro a raggi x.
L'unico oggetto che conosciamo che può essere sufficientemente luminoso in questo ampio intervallo di energia è un buco nero. Ecco perché Il gruppo di ricerca di Alexander Kashlinsky ha concluso che i buchi neri primordiali devono essere stati abbondanti tra le prime stelle, costituendo almeno una su cinque delle fonti che contribuiscono al "chiarore di fondo". 



L'immagine della NASA che vedete qui sopra è una di quelle che ha dato vita a questa nuova teoria.
La porzione a sinistra è stata ripresa del telescopio spaziale Spitzer della NASA e mostra una vista a infrarossi di un'area del cielo nella costellazione dell'Orsa Maggiore. La porzione a destra invece, dopo aver mascherato tutte le stelle conosciute e le galassie, mostra il bagliore di fondo infrarosso. Come si può notare questo bagliore è irregolare. I colori più chiari indicano aree più luminose.
Questo sottofondo è più irregolare di quello che può essere spiegato dalla presenza di galassie distanti e poco visibili, e si pensa che proprio  questa struttura in eccesso sia stata  emessa quando l'universo aveva meno di un miliardo di anni dalle prime stelle e da numerosi buchi neri primordiali.

La natura della materia oscura rimane una delle questioni irrisolte più importanti in astrofisica. Gli scienziati fino ad oggi hanno favorito modelli teorici che spiegano la materia oscura come una particella esotica, ma finora le ricerche non sono riuscite a dimostrare che queste particelle ipotetiche esistano realmente.

La NASA sta attualmente esaminando questo problema utilizzando le sue missioni "Alpha Magnetic Spectrometer" e "Fermi Gamma-ray Space Telescope".

Le osservazioni in questa direzione stanno fornendo risultati sempre più importanti e sensibili, riducendo lentamente i limiti e le possibilità in cui le particelle di materia oscura possono nascondersi.
L'incapacità di trovare queste particelle ha portato a un rinnovato interesse nello studio di come i buchi neri primordiali, formatisi nei primi istanti di vita dell'universo, potrebbero rappresentare la materia oscura.

I fisici hanno delineato diversi modi in cui l'universo caldo e in rapida espansione potrebbe produrre buchi neri primordiali nei primi istanti dopo il Big Bang.
Quanto più vecchio è l'universo quando si innescano i meccanismi che danno vita ad un buco nero, tanto più grandi possono essere i buchi neri. E poiché la finestra temporale in cui si pensa che siano nati dura solo una piccola frazione del primo secondo, gli scienziati si aspettano che i buchi neri primordiali mostrino una gamma ristretta di masse.

Il 14 settembre 2016, sono state rilevate dal Ligon (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) le onde gravitazionali prodotte dalla fusione di una coppia di buchi neri a 1,3 miliardi di anni luce di distanza. Questo evento ha segnato il primo rilevamento in assoluto delle onde gravitazionali e di conseguenza il tanto atteso rilevamento diretto dei buchi neri. Il segnale ha fornito agli scienziati della LIGO informazioni sulle masse dei singoli buchi neri. Uno di essi aveva una massa pari a 29 volte la massa del Sole, l'altro 36 volte. Gli astrofisici hanno trovato entrambe questi valori inaspettatamente grandi e sorprendentemente simili.

Secondo Alexander Kashlinsky, i buchi neri primordiali potrebbero avere proprietà molto simili a quelle rilevate da LIGO.
Se ipotizziamo che sia così, LIGO ha colto una fusione di buchi neri formatosi nell'universo primordiale.
Nel suo nuovo articolo, pubblicato il 24 maggio sull'Astrophysical Journal Letters, Kashlinsky analizza cosa potrebbe essere successo se la materia oscura consistesse in una popolazione di buchi neri simile a quelli rilevati da LIGO.
Secondo questo studio i buchi neri avrebbero distorto la distribuzione della massa nell'universo primordiale, aggiungendo una piccola fluttuazione che avrebbe avuto conseguenze centinaia di milioni di anni dopo: quando iniziarono a formarsi le prime stelle.

Per gran parte dei primi 500 milioni di anni dell'universo, la materia normale è rimasta troppo calda per fondersi con le prime stelle. La materia oscura non è stata influenzata dall'alta temperatura perché, indipendentemente dalla sua natura, interagisce principalmente attraverso la gravità.
Aggregandosi per attrazione reciproca, la materia oscura crollò in grumi chiamati "mini aloni". Queste zone fornirono un principio gravitazionale che avrebbe dato il via all'accumulo di materia normale.
Quindi il gas caldo collassò verso questi aloni di materia oscura, dando luogo a sacche di gas abbastanza densi da collassare ulteriormente nelle prime stelle.
La teoria mostra che se i buchi neri primordiali rappresentato la materia oscura, questo processo si verifica più rapidamente e produce facilmente la grumosità del sottofondo a raggi cosmici rilevata nei dati Spitzer.

Quando il gas cosmico cadde nei "mini aloni", la materia si sarebbe riscalda e alla fine avrebbe prodotto raggi X. Insieme, la luce infrarossa proveniente dalle prime stelle e i raggi X provenienti dalla materia caduta nei buchi neri di materia oscura, possono rappresentare quanto osservato tra il sottofondo a raggi cosmici e quello a raggi X.

Occasionalmente, alcuni buchi neri primordiali passano abbastanza vicini tra loro per rimanere gravitazionalmente intrappolati in sistemi binari. I buchi neri di questi sistemi binari, emetteranno radiazioni gravitazionali, perdono energia orbitale e finiscono per collassare uno sull'altro fondendosi in un buco nero più grande: come l'evento osservato da LIGO nel 2016.

Le prossime osservazioni del LIGO ci diranno molto di più sulla popolazione di buchi neri dell'universo, e ci diranno anche sia plausibile uno scenario in cui le galassie sarebbe popolate e circondate da uno sciame di buchi neri primordiali e non di strane particelle esotiche.

La missione Euclide, dell'Agenzia spaziale europea, che è attualmente in programma per il 2020, e il progetto LIBRAE, consentiranno agli astrofisici di sondare con alta precisione le popolazioni di sorgenti nella radiazione di fondo e determinare quali porzione è stata prodotta da buchi neri.


martedì 26 settembre 2017

buchi neri stelle supernovae universo

Non tutti gli elementi e i metalli della tavola periodica sono nati con l'universo. La distruzione di pulsar, stelle di neutroni, da parte di piccoli buchi neri primordiali, potrebbe aver generato molti degli elementi più pesanti presenti nell'universo di oggi.

Alcuni elementi chimici, i più semplici e leggeri, si sono formati senza dubbio durante il Big Bang, altri invece si sono formati successivamente con la nascita e la morte delle stelle.
Molti metalli possono originarsi solamente con enormi esplosioni stellari.
Puoi scoprire come sono nati i metalli dell'universo qui: Come nascono le supernovae
Ma anche i buchi neri potrebbero aver aiutato la generazione di alcuni tra i metalli più pesanti.

Ciò sarebbe avvenuto durante scontri tra piccoli buchi neri primordiali e stelle di neutroni.
L'articolo che abbiamo linkato sopra spiega bene cosa siano le stelle di neutroni. In ogni caso questi oggetti sono stelle dalle dimensioni ridotte ma hanno una massa elevatissima. un granello di materiale prelevato da una stella di neutroni peserebbe come una intera città.


Quando un piccolo buco nero primordiale si trova nei pressi di una stella di neutroni, comincia ad attirarla a se in un valzer mortale fino a farlo entrare nel proprio orizzonte degli eventi e ad assorbirlo.
Cos'è l'orizzonte degli eventi? scoprilo qui: Come sono fatti e come nascono i buchi neri.
Essendo le stelle di neutroni molto dense, questa fusione avviene in modo così violento da produrre abbastanza energia da riuscire ad espellere una parte dei materiali pesanti, nonostante la forte attrazione gravitazionale!

Addirittura, piccoli buchi neri primordiali (di dimensioni, non di massa) prodotti durante le prime fasi del Big Bang, possono aver penetrato una stella di neutroni come un proiettile ed averla consumata dall'interno.
Quando le stelle di neutroni vengono divorate, rigettano una grande quantità di materia fredda e composta principalmente di neutroni. Decomprimendosi velocemente e riscaldandosi, questa materia è a questo punto costituita da elementi pesanti.
La quantità di materia ricca di neutroni espulsa negli ultimi millisecondi di vita della stella, è sufficiente a spiegare l'abbondanza di elementi pesanti nell'universo.

Anche se non ci sono ancora prove, ormai è quasi certo che durante le prime fasi dopo il big bang siano nati numerosi piccoli buchi neri primordiali.

I cosmologi ipotizzano la presenza di piccoli buchi neri con masse simili ad un pianeta nano (ma dalle dimensioni migliaia di volte più piccole) che potrebbero addirittura costituire una componente della "materia oscura".
Abbiamo approfondito questo tema in questo articolo: Buchi neri al posto della materia oscura
La correlazione tra questi piccoli buchi neri e materia oscura (esclusi quindi i buchi neri di grandi dimensioni) permette di spiegare perché le galassie più grandi siano più ricche di elementi pesanti. Queste galassie avrebbero più materia oscura, quindi un gran numero di piccoli buchi neri, quindi una frequenza più alta di iterazioni tra questi oggetti e stelle di neutroni.
Questo spiegherebbe anche come mai nel nostro centro galattico osserviamo meno stelle di neutroni: Molte sarebbero state distrutte da questi piccoli buchi neri primordiali.

mercoledì 30 agosto 2017

buchi neri supernovae universo



I buchi bianchi sono corpi celesti ipotetici che emettono tantissima energia, come un buco nero invertito.
In un linguaggio più semplice, un buco bianco è l'opposto di un buco nero.

Mentre un buco nero succhia tutta la materia che attraversa il suo orizzonte degli eventi, un buco bianco rigetta tutta la materia inizialmente sprofondata nel buco nero.

Sono concetti ipotetici e molto difficile da immaginare, ma in questo articolo cercheremo di spiegarvi in parole semplici come dovrebbero funzionare questi oggetti tanto affascinanti quanto teorici ed inesplorati.



Partiamo dall'inizio: un buco nero è una regione nello spazio-tempo con una densità ed una attrazione gravitazionale talmente alti che nulla, nemmeno la luce, può sfuggire da esso.

Potete approfondire la nascita di un buco nero in questo nostro approfondimento:
Come sono fatti e come nascono i buchi neri

Una volta che un oggetto attraversa il suo orizzonte degli eventi, subisce un processo fisico frustrante chiamato spaghettatura, ovvero viene allungato in maniera estrema e in pochissimo tempo.
Cosa ancora più sorprendente, viene allungato a velocità differenti.
Le parti più vicine alla singolarità infatti si allungheranno via via più velocemente di quelle più lontane.
Dopo aver subito questa tortura, il malaugurato oggetto, si perde nell'oblio.

E non è tutto, quando un corpo attraversa un orizzonte degli eventi, la lunghezza d'onda della sua luce cresce sempre più  e perde energia fino a quando non è più rilevabile.
Inoltre, le potenti forze gravitazionali del buco rallentano il tempo che per un osservatore lontano sembra andare più lento.
Ciò significa che un osservatore avrà l'impressione che questo corpo impieghi un'infinità di tempo per raggiungere l'orizzonte degli eventi e spaghettizzarsi.

Quindi, se un buco nero assomiglia a un portale unidirezionale verso l'oblio, è possibile entrare in quel portale per uscire dalla parte opposta?
Teoricamente, questo pensiero ha un suo senso.
Ma questa porta opposta è per ora solo un concetto teorico, ed è proprio un buco bianco.
I buchi bianchi quindi possono essere considerati l'equivalente invertito di un buco nero.

Mentre oggi abbiamo una infinità di prove e osservazioni sull'esistenza dei buchi neri, tutto ciò che abbiamo a proposito dei buchi bianchi sono solo teorie e calcoli matematici.
Non dimentichiamoci però che molti altri concetti teorici, in astronomia sono diventati realtà, come i buchi neri stessi. 
Anche l'esistenza del pianeta Nettuno era stata prevista da calcoli matematici che hanno dato seguito alle osservazioni che lo hanno scoperto.

I buchi neri, come abbiamo detto, sono delle singolarità a senso unico, in cui teoricamente si può entrare senza poter in alcun modo uscire.
Allo stesso modo, i buchi bianchi sarebbero singolarità unidirezionali, luoghi di spazio piccolissimi ma con massa e gravità elevatissime,  da cui si potrebbe uscire ma senza poter più tornare in dietro.

Ma come nascono i buchi bianchi? Quali sono le teorie che ne spiegano la genesi?

La maggior parte dei buchi neri si forma dopo che una stella super-massiccia collassa a seguito di una esplosione in supernova.
Ecco qui un approfondimento che spiega  nel dettaglio questo fenomeno:
Come nascono le supernovae

Quando si forma, un buco nero, è nascosto dal suo orizzonte di eventi, tuttavia a un certo punto la stella che crolla sotto la propria gravità raggiungerà un punto al di là del quale non potrà comprimersi ulteriormente.
Sarebbe proprio in questo momento, che si innescherebbe una enorme pressione verso l'esterno chiamata rimbalzo quantico,  che trasformerebbe un buco nero in un buco bianco.

Questa trasformazione dovrebbe essere istantanea. Tuttavia, oggi osserviamo buchi neri che esistono da miliardi di anni.

Come spiegare questa contraddizione?

Beh, in linea teorica è molto semplice. La lunga vita di un buco nero è per noi osservatori esterni soltanto una apparenza.
Dobbiamo infatti tener presente che la teoria della relatività ci insegna che nei pressi di un buco nero la forza di gravità elevatissima rende il tempo molto lento ad un osservatore lontano.
Quindi i buchi neri che osserviamo per vie più o meno indirette potrebbero essersi già trasformati in buchi bianchi, ma ai nostri occhi ciò sta avvenendo in un tempo estremamente più lungo di quanto non sia veramente.

Fermandoci un attimo a riflettere su quanto abbiamo detto fino ad ora potrebbe nascere spontanea un'altra domanda: Non è che per caso tutta l'energia e la materia generatesi dal big bang siano uscite da un buco bianco? Il big bang è stato un buco bianco?

La teoria sul Big Bang, oggi più che mai accreditata, ci dice che 13,7 miliardi di anni fa la materia che compone l'universo che osserviamo era compressa in un unico punto infinitamente piccolo.

Questo punto si è poi espanso ad una velocità e con una energia vertiginosa!
Ancora oggi osserviamo questo fenomeno di espansione che, sembrerebbe, sta addirittura aumentando.

Molti astrofisici, appoggiando una studio intitolato The primordial explosion of a false white hole from a 5D vacuumThe primordial explosion of a false white hole from a 5D vacuum, spiegano questo fenomeno suggerendo proprio che un buco bianco potrebbe essere stata la singolarità che ha causato il Big Bang.
Questo spiegherebbe come una tale enorme quantità di energia e di materia possa essere apparsa dal nulla e all'improvviso.

In mezzo a tutte queste ipotesi e teorie, gli astrofisci hanno osservato un fenomeno molto strano e che non sono ancora riusciti a spiegare con certezza.
Stiamo parlano di una violenta esplosione di raggi gamma rilevata dall'osservatorio spaziale SWIFT, avvenuta nel giugno del 2006.

Molto brevemente, una esplosione di raggi gamma è un evento improvviso ed imprevedibile che rilascia nello spazio una quantità enorme di energia (Un giorno realizzeremo un approfondimento su questo tema).

L'esplosione del giugno 2006 è stata chiamato GRB 060614.
Generalmente questi fenomeni sono associati a supernovae, ma quello in questione non lo è.
Inoltre, mentre queste esplosioni durano tipicamente solo pochi secondi, quello rilevato nel giugno 2006 è durato per ben 102 secondi, ed ha emesso una energia trilioni di volte superiore a quella di altre esplosioni!

Poiché è stato appurato che queso fenomeno non è stato causato da una supernova, una delle spiegazioni che si danno gli astronomi è proprio la comparsa di un buco bianco.

Non ci resta che aspettare che scienza e tecnologia ci permettano di osservare più chiaramente fenomeni che in qualche modo possano essere collegati a dei buchi bianchi, oppure che ci confermino la loro non esistenza.



martedì 6 giugno 2017

buchi neri stelle supernovae


La foto che vedete, scattata dal telescopio spaziale Hubble in due periodi diversi e pubblicata su APOD ritrae (nella parte a sinistra, nel 2007) la stella N6946-BH1.
Si tratta di una gigantesca stella rossa che è misteriosamente scomparsa dal cielo (foto di destra, nel 2015) senza lasciare alcuna traccia di se.

N6946-BH1 è (anzi era) una supergigante rossa, residente nella lontana galassia NGC6946 a 22Milioni di anni luce dalla terra (nella foto sotto), nella costellazione del cigno.
La sua massa è di circa 25 volte la massa solare, è quindi più massiccia di Betelgeuse che ha una massa 15-20 volte quella del sole

Una stella di queste dimensioni, giunta al termine della sua vita, dovrebbe esplodere in una supernova (vedi questo approfondimento). 

Misteriosamente, questo non è successo! N6946-BH1 ha  dapprima aumentato la sua luminosità, senza generare una supernova, per poi spegnersi e lasciare intorno a se solamente un debolissimo bagliore.

Cosa è successo a N6946-BH1?
La teoria principale è che N6946-BH1 sia una supernova fallita: la grande gravità della supergigante potrebbe aver mantenuto assieme gran parte del materiale durante l'ultimo tumultuoso periodo di morte dell'astro, impedendo l'esplosione in supernova. Dopo di ché la stella si è probabilmente trasformata in un buco nero, trascinando dentro di sé tutta la sua massa.  

Se fosse davvero così, allora il debole bagliore che è rimasto al di fuori del buco nero e causato dal disco di accrescimento che emette una luce infrarossa relativamente debole 

Se questa modalità di morte stellare venisse confermata anche da altre stelle, darebbe la prova diretta che un stella molto massiccia può terminare la sua vita anche in maniera molto silenziosa piuttosto che con una supernova.

Forse anche la vicina e luminosa Betelgeuse potrebbe un giorno spegnersi senza darci la spettacolare supernova tanto attesa?



Costellazione:Cigno
Ascensione retta:20h 35m 27s
Declinazione:+60° 08′ 08″
Magnitudine:11,9
Massa:25 masse solari
Distanza:22 milioni a.l.




giovedì 30 marzo 2017

ammassi galattici buchi neri galassie hubble universo



la gigantesca galassia NGC 1275, conosciuta anche come Perseus A, si trova al centro dell'ammasso di galassie del Perseo (Abel 426).
NGC 1275 è una galassia attiva ben nota per la sua sorgente radiofonica (Perseus A) ed è una galassia emettitore di raggi X a causa della presenza del buco nero supermassiccio nel suo centro.
Combinando immagini multi-lunghezza d'onda in questo assemblaggio diventano visibili alcune dinamiche di questo oggetto.


I filamenti che si irradiano da questa galassia sono originati da meccanismi in gran parte sconosciuti, ma che probabilmente sono il risultato di un'interazione tra il buco nero al centro della galassia e il gas che lo circonda. Gli oggetti che si vedono sullo sfondo sono galassie appartenenti allo stesso ammasso.
L'immagine nel visibile, ai raggi X e lo spettro radio, sono stati sovrapposti per avere un'immagine esteticamente gradevole che metta in risalto gli episodi violenti che avvengono nel centro della galassia.

In questa immagine composita, le bande di polveri, le regioni di formazione stellare, i filamenti di idrogeno, le stelle in primo piano e le galassie sullo sfondo, sono il risultato della fotografia ottica di Hubble. 
I dati a raggi X disegnano invece i soffici gusci viola intorno alla parte esterna del centro.
I lobi rosati verso il centro della galassia provengono invece da emissioni radio. I getti radio emessi dal buco nero riempiono le cavità radiografiche.

Ad una distanza di circa 230 milioni di anni luce, questo è l'esempio più vicino alla Terra di strutture così vaste che circondano le galassie più massicce di tutto l'universo.


Costellazione:Perseo
Ascensione retta:03h 19m 48,2s
Declinazione:+41° 30′ 42″
Magnitudine:11,9
Dimensione apparente:2,2' x 1,7'
Distanza:235 milioni a.l.




lunedì 27 marzo 2017

buchi neri galassie hubble universo
Fino ad ora l'espulsione di un buco nero dal nucleo della sua galassia è stata solo una teoria, ma oggi gli astronomi che usano il NASA / ESA Hubble Space Telescope hanno rilevato un buco nero supermassiccio (con una massa pari ad un miliardo di volte quella del sole) allontanarsi dal proprio centro galattico.
Gli astronomi stimano che per mettere in moto l'espulsione sia servita una energia pari a quella scatenata dall'esplosione di 100 milioni di supernovae.


Stiamo parlando della galassia 3C186, distante da noi 8 miliardi di anni luce. Le immagini scattate dal telescopio spaziale hanno rilevato un quasar molto luminoso, cioè la firma
energetica di un buco nero attivo, che però si trova a circa 35.000 anni luce di distanza dal nucleo galattico. Questo è molto insolito poiché ormai è risaputo che i buchi neri si trovano nei centri delle galassie.
Questo buco nero si trova quindi molto più lontano dal nucleo galattico di quanto lo sia il sole dal nucleo della Via Lattea.
I calcoli ci dicono che l'oggetto si sta allontanando a circa 7,5 milioni di km orari. A questa velocità per percorrere la distanza terra-luna impiegherebbe 3 minuti.
In Come sono fatti e come nascono i buchi neri puoi scoprire come nascono i buchi neri, come sono composti e qual'è la loro morfologia.
La teoria più plausibile per spiegare questa strana espulsione presume che la sua spinta sia generata da forti onde gravitazionali in seguito allo scontro tra altri due buchi neri all'interno della galassia ospite.
Questa teoria è supportata da code mareali ad arco identificate dagli scienziati e prodotte in genere da galassie in collisione.

Secondo la teoria presentata dagli scienziati, 1-2 miliardi di anni fa due galassie contenenti ciascuna un buco nero, si sarebbero fuse.
I buchi neri hanno orbitato intorno al centro della galassia ellittica di nuova formazione finché si sono fusi generando il "calcio gravitazionale" che adesso sta allontanando il buco nero figlio della fusione.

Se la teoria è corretta, le osservazioni fornirebber una forte evidenza che i buchi neri supermassicci possono realmente fondersi.
Ci sono già prove sulla fusione tra buchi neri di massa stellare, ma il processo che regola i buchi neri supermassicci è più complessa e non ancora del tutto compreso.

I ricercatori hanno la fortuna di aver catturato questo evento unico, perché non tutte le fusioni tra buchi neri producono onde gravitazionali che spingono un buco nero lontano dalla posizione di origine. 




Questa illustrazione mostra come due buchi neri supermassicci possano fondersi per formare un unico buco nero che viene poi espulso dalla sua galassia madre.

Fase 1: due galassie si sfiorano, si avvicinano reciprocamente e infine si fondono. I buchi neri supermassicci nei loro centri sono attratti l'uno dall'altro.

Fase 2: Non appena i buchi neri supermassicci si avvicinano cominciano ad orbitare intorno ad un centro comune, e durante questo processo si formano forti onde gravitazionali.

Fase 3: Mentre dai buchi neri si irradia energia gravitazionale, i due oggetti si avvicinano sempre più per poi fondersi.


Fase 4: Se i due buchi neri non hanno la stessa massa e la stessa velocità di rotazione, la fusione emette forti onde gravitazionali e Il buco nero appena nato viene spinto via dalle onde gravitazionali.

venerdì 7 febbraio 2014

ammassi galattici ammassi stellari buchi neri cielo profondo esplorazione galassie hubble Pianeti extrasolari stelle universo via lattea
Zooniverse è un portale di collaborazione scientifica che estende l'esperienza di calcolo collaborativo sperimentato già dall'agenzia SETI.

Il concetto è che molte fotografie astronomiche scattate da Hubble, dalle sonde spaziali e da altri strumenti che osservano il cielo di continuo, necessitano di una analisi visiva umana e non computerizzata.

Questo perché alcuni dettagli possono sfuggire agli algoritmi automatici, oppure il costo per programmarli è troppo alto, oppure ancora sono semplicemente impossibili da individuare perché necessitano della discrezione umana.

A questo punto la scienza chiede aiuto a tutti gli appassionati di scienza che vogliano dedicare del tempo ad analizzare fotografie per individuare qualcosa di nuovo. 
Che cosa?  Beh, la risposta risiede nel programma scientifico alla quale volete partecipare!

Per esempio è possibile consultare decine di foto di stelle scattate dalla sonda kepler e capire se, attraverso il metodo del transito, potrebbero ospitare pianeti extra-solari.
Oppure si possono consultare decine di immagini di galassie lontane, per individuare possibili buchi neri nel loro nucleo. 

Anche se i temi trattati sono molto complessi, l'analisi visiva è molto interessante e soprattutto resa semplicissima da istruzioni grafiche ed esempi che portano l'utente a svolgere le rilevazioni con semplicissimi click.

Ovviamente se c'è il sospetto che un utente abbia scoperto qualcosa, la sua rilevazione non entrerà subito nella storia.
Ma, se anche altri utenti hanno scoperto qualcosa sulla stessa immagine, viene inviato un alert ad un team di ricercatori, questa volta specializzati, che partendo dalle rilevazioni degli utenti consolideranno i risultati ed eventualmente apriranno nuove ricerche.
Periodicamente gli utenti vengono poi avvisati sull'esito delle rilevazioni a cui hanno partecipato.

Attraverso Zooniverse si può partecipare facilmente a ricerche non solo astronomiche ma anche riguardanti scienze terrestre, meteorologiche e via dicendo. 

Nel dettaglio, è possibile partecipare a questi progetti di ricerca astronomica:


https://www.zooniverse.org/projects?discipline=astronomy&page=1&status=live#space















giovedì 9 gennaio 2014

buchi neri stelle universo


Singolarità, Raggio di Schwarzschild, Orizzonte degli eventi: Si sente spesso parlare di buchi neri, anche anche su questo sito, ma sappiamo veramente da dove arrivano?

Fino a non molto tempo fa, molte persone tra cui anche scienziati di spicco, mettevano in dubbio l'esistenza di questi strani oggetti.
Oggi invece la loro esistenza è una certezza e abbiamo anche centinaia di immagini che mostrano più o meno indirettamente la loro presenza.

Puoi leggere tanti altri nostri approfondimenti sui buchi neri in questa raccolta.


Un buco nero non è altro che una stella la cui compressione gravitazionale ha schiacciato la sua materia fino ad un  volume prossimo allo zero. 
Abbiamo quindi densità infinita, temperatura infinita, e una velocità di fuga impossibile da raggiungere: più alta della velocità della luce. E, come ci insegnano gli astrofisici, niente e nessuno può muoversi più velocemente della luce.
Questo è un luogo dove tutte le leggi della fisica vengono meno, e dove la materia assume proprietà che non possiamo descrivere con precisione.
La Fisica Quantistica si sforza di esprimere le condizioni che esistono all'interno di un buco nero ma i risultati sono ancora pura teoria.

Ma come si formano questi mostri cosmici?

Un buco nero si forma nelle fasi finali della vita di una stella molto massiccia.
Una stella la cui massa è inferiore a 1,4 masse solari è destinata a diventare una nana bianca, con dimensioni circa quelle della Terra.

Una stella molto massiccia invece, al termine della sua breve vita, dopo aver esaurito il suo combustibile nucleare, passa allo stadio di gigante o super-gigante rossa. 
In questa fase la stella rilascia intorno a lei gran parte della sua massa, dopo di che il nucleo di ferro esploderà in una supernova. 

Abbiamo approfondito le supernovae in questo articolo: Come nascono le supernovae e perché sono così importanti per l'uomo.

Se invece la stella è molto massiccia, dopo questa esplosione, Il peso schiacciante della materia che compone la carcassa della stella morente, e la gravità da essa generata, portano il suo volume (lo spazio occupato) ad un punto prossimo allo zero e una conseguente densità infinita.
Ecco che nasce quella che i cosmologi chiamano "singolarità": il cuore di un buco nero.

I dettagli della struttura di un buco nero vengono calcolati dalla teoria generale della relatività di Albert Einstein, ma parole semplici la singolarità costituisce il centro del buco nero.
Questa singolarità è avvolta e nascosta da una zona all'interno della quale la velocità di fuga teorica (cioè la velocità necessaria per uscire dal campo gravitazionale) supera la velocità della luce, impedendo alla luce stessa di sfuggire nello spazio circostante.
Questa zona in cui nemmeno la luce riesce a scappare dalla singolarità è chiamata "raggio di Schwarzschild".

Si suppone che la dimensione del raggio di Schwarzschild sia proporzionale alla massa della singolarità al suo interno.
Pensate, per un buco nero con una massa 10 volte più grande del Sole, il raggio sarebbe di 30 km!! Non trovate anche voi che sia straordinariamente piccolo per la forza che ha?

Il limite estremo che definisce questa zona di non ritorno è L'orizzonte degli eventi. 
Da questo limite in avanti la luce torna ad essere visibile e ciò che ci mostra è la conseguenza della potenza gravitazionale del buco nero.

Gli scienziati sono certi ormai che i buchi neri siano anche stati fondamentali nella storia dell'universo per aiutare lo sviluppo delle galassie e portarle ad essere luminose e piene di stelle come le vediamo oggi.
Abbiamo spiegato nel dettaglio come ciò possa essere accaduto in questo articolo: Galassia 3C 298, quando le stelle nascono grazie a quasar e buchi neri 

Oggi osserviamo i buchi neri indirettamente, attraverso gli effetti della loro forza di gravità.
Ad esempio, se un buco nero è un membro di un sistema stellare binario, risucchierà costantemente la materia dalla sua compagna.
Avvicinandosi sempre più velocemente al buco nero, la materia della compagna diventa caldissima e genera forti radiazioni ai raggi X.
E ormai quasi certo ad esempio, che una delle stelle che compongono il sistema binario Cygnus X-1 sia un buco nero. 
Questo sistema binario è costituito da una stella super-gigante blu e da una stella compagna che però è invisibile. Questi due corpi ruotano uno intorno all'altra con un periodo di circa 6 giorni e costituiscono uno degli oggetti più luminosi in banda raggi-x.

Pensate, all'interno della galassia M87. si annida un buco neo con una massa pari a 2-3 miliardi di Soli ma che è più piccolo del sistema solare!
L'esistenza di questo buco nero può essere dedotto dai suoi effetti energetici su una lingua  di gas vorticoso attorno ad esso che si muove ad altissima velocità.

Un altro esempio di buco nero osservato è quello al centro della galassia NGC 7052, con una massa stimata di 300 milioni di Soli.