Buchi Neri Supermassicci

Nel lontano Universo un buco nero supermassiccio mangia un sole *al giorno*

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Gli astronomi hanno scoperto il buco nero più massiccio conosciuto nell'Universo primordiale , ed è un enorme: ha 34 miliardi - sì, miliardi , con un B — volte la massa del Sole.

E questo è solo uno parte di questa storia che ha i capelli sulla nuca in piedi. Resta per il resto. Te lo prometto, è da rizzare i capelli.

Il buco nero è al centro di una galassia attiva chiamata quasar . Qui è dove il buco nero supermassiccio centrale (che ha ogni grande galassia) sta attivamente mangiando materiale. Questa roba si accumula in un disco attorno al buco nero, vorticosamente intorno ad esso. La materia più vicina si muove molto vicino alla velocità della luce, e la materia più lontana è più lenta, e mentre sfregano insieme generano attrito, che riscalda molto il disco (immagina di strofinare le mani insieme alla velocità della luce per capire perché) . La temperatura è così alta, e c'è così tanta materia nel disco, che emette un bagliore incredibilmente luminoso, in generale eclissando tutte le stelle della galassia messe insieme.



Il quasar in questione si chiama SMSS J215728.21–360215.1 . Chiamiamolo J2157 in breve. Gli astronomi hanno scoperto che osservando le rilevazioni del cielo gli oggetti con i colori giusti erano molto molto galassie attive lontane, e questa è stata trovata nello SkyMapper Southern Survey (da cui l'SMS nel nome; il resto è per le sue coordinate nel cielo).

Il quasar SMSS J215728.21–360215.1 ospita il buco nero più massiccio conosciuto nell'Universo primordiale. Potrebbe non sembrare molto, ma dista 12,5 miliardi di anni luce ed emette energia mille volte la nostra intera galassia. Credito: DSS2 / AladinIngrandire

Il quasar SMSS J215728.21–360215.1 ospita il buco nero più massiccio conosciuto nell'Universo primordiale. Potrebbe non sembrare molto, ma dista 12,5 miliardi di anni luce ed emette energia mille volte la nostra intera galassia. Credito: DSS2 / Aladin

Una volta determinato che era probabile che fosse un quasar distante, lo hanno osservato con il mostruoso telescopio Keck di 10 metri alle Hawaii e il Very Large Telescope di 8 metri in Cile. Spezzando la luce in questo modo si possono trovare molte informazioni importanti , compreso quanto è lontano il quasar, quanto è luminoso nel complesso, quanto è massiccio quel buco nero e quanta materia vi cade dal disco.

Il quasar è terribilmente lontano: la luce che vediamo da esso l'ha lasciato più di 12,5 miliardi di anni fa , appena 1,25 miliardi di anni dopo il Big Bang stesso. Quindi vediamo questo quasar com'era quando era molto giovane.

La massa del buco nero è 34±6 miliardi di volte la massa del Sole. Per fare un confronto, il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea è di circa 4 milioni di masse solari, quindi quello che ancorava J2157 è finito 8.000 volte più massiccio.

!!!

Ci sono intere galassie con una massa inferiore a questo buco nero. È così grande che se sostituissi il Sole con esso, comprenderebbe l'intero sistema solare: ha un diametro di circa 200 miliardi di chilometri. È enorme.

opera d'arte di un disco di accrescimento del buco neroIngrandire

Opera d'arte raffigurante un buco nero con un disco di accrescimento e campi magnetici che turbinano sopra di esso. Credito: NASA/JPL-Caltech

Noterò che sono stati trovati molti buchi neri più massicci, ma questi si trovano in galassie più vicine a noi rispetto a J2157. Questo, tuttavia, è il più massiccio mai trovato a questa distanza da noi, in questo primo periodo nell'Universo.

Ma non abbiamo finito! Misurare la luminosità dell'oggetto e conoscerne la distanza permette di trovare l'energia totale emessa dal quasar. È 1,6 x 1041Joule/secondo. Ti siedi per il prossimo pezzo? Questo è un quadrilione di volte la quantità di luce emessa dal Sole.

Un quadrilione. 1.000.000.000.000.000. Tutta la nostra galassia della Via Lattea emette una frazione di percento di quella luce. Questo rende J2157 il quasar più luminoso conosciuto.

La fisica è un po' complicata, ma è anche possibile stimare quanta materia sta cadendo nel buco nero per generare così tanta energia: risulta essere circa la massa del Sole ogni giorno.

Ho eseguito i numeri e ho ottenuto la stessa risposta. Anche così è difficile da capire. In termini più locali, quel buco nero sta divorando l'equivalente della massa della Terra quattro volte al secondo .

Oh. Immagina di lanciare pianeti in un buco nero così rapidamente. Sono centinaia di migliaia di volte al giorno. Oppure, se preferisci, cento milioni di volte all'anno.

Allora, come sono quei peli sul collo? Piloeretto ancora?

Tutto in questo oggetto è travolgente. Ma c'è un vero valore scientifico qui. Essendo questo il più grande buco nero conosciuto in questa prima età nell'Universo, è un solido vincolo alla nostra comprensione di come crescono. È arrivato a queste dimensioni iniziando in grande e mangiando rapidamente, o iniziando in piccolo e mangiando? veramente rapidamente? Un gruppo di buchi neri più piccoli si è formato insieme e poi si è unito per fare la sua rapida crescita? C'è qualche altra cosa strana che sta succedendo qui a cui non abbiamo ancora pensato?

Sappiamo che la quantità di luce emessa dal disco aumenta con la massa del buco nero, e questo sembra adattarsi a questo schema. Ciò significa che per quanto strano sia, è normale rispetto ad altri buchi neri supermassicci, tranne per essere ancora più supermassiccio. È stranamente rassicurante, supponendo che tu sia a tuo agio con i buchi neri supermassicci in primo luogo.

A questa distanza, ci parla anche delle condizioni nell'Universo primordiale, quando le galassie erano all'inizio. Non sappiamo ancora molto di quest'era e ogni esempio che riceviamo è un pezzo di quel puzzle che possiamo esaminare.

In questo caso, uno ridicolmente massiccio, brillante e enormemente goloso.



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