The Beast Environment: come un buco nero supermassiccio modella il destino della Via Lattea | Vuoto cosmico

Sappiamo che il Sagittario A* (Sgr a*), il buco nero che vive al centro della nostra galassia, la Via Lattea, è supermassiccio e ruota rapidamente trascinando lo spazio-tempo. E questo piccolo dettaglio, la sua velocità di rotazione, che a prima vista potrebbe sembrare uniforme, si nasconde in sé sul suo processo di formazione.

Uno degli aspetti chiave per capire queste bestie è capire come sono diventati le dimensioni che hanno, sono formati a causa della fusione di buchi neri più piccoli? Oppure quelle enormi masse raggiungono mentre deglutiscono (accreditati, in lingua scientifica) il gas circostante? La velocità con cui SGR si trasforma in* indicherebbe che una parte importante dell’impasto del buco nero deriva dall’accrescimento del materiale da ciò che circondava. E del suo ambiente è esattamente ciò che ci occuperemo di oggi.

I nuclei della maggior parte delle galassie, la spirale così chiamata ed ellittica, contengono un buco nero supermassiccio al loro centro. Lo studio degli ambienti di questi oggetti sta rivelando che hanno un’enorme influenza sull’evoluzione globale della galassia che li accoglie. Sebbene un buco nero non emetta luce, quando è attivo, la questione che cade su di esso, oltre ad aiutarlo a crescere, rilascia enormi quantità di energia sotto forma di radiazioni osservabili che iniettavano nei suoi dintorni.

Un buco nero supermassiccio è approssimativamente delle dimensioni del nostro sistema solare, mentre la galassia che lo ospita è di un miliardo di volte più grande. Tuttavia, le radiazioni e il flusso di gas risultanti dalle condizioni violente vicino al buco nero determinano come l’intera galassia si evolve nel tempo. Ad esempio, il buco nero può riscaldare il gas e rallentare la formazione di stelle o in alcuni casi attivarlo, oltre a poter disperdersi a grandi distanze materiale arricchito chimicamente.

Le regioni vicino ai centri delle galassie sono regioni estreme da molti punti di vista. Nella nostra in particolare, la densità delle stelle è la più alta nella Via Lattea. Diamo un’occhiata ai numeri rispetto: nel quartiere del sole, la densità delle stelle è di circa 0,1 stelle per 34,7 anni luce cubici. Il centro galattico, nello stesso volume, ospita 10 milioni di stelle e alcune di esse si muovono a velocità molto elevate a causa della presenza del buco nero centrale. Nello stesso volume in cui nel nostro ambiente non c’è stella, solo il sole e la stella più vicina vicino al Centauri BA 4.24 anni luce, il centro della nostra galassia ospita più di una dozzina di milioni di stelle.

Il centro galattico è senza dubbio il luogo della Via Lattea con la più grande densità di stelle, ma ci sono altri ambienti che, sebbene non si avvicinano a quei numeri, ospitano anche densità di stelle alte: i cluster globulari. Un cluster globulare è un’associazione di stelle che può ospitare fino a 10.000 stelle per parsec cubico (34,7 anni luce cubici). Anche con così tante stelle in così poco spazio, le collisioni sono rare e lo sappiamo perché nei cluster globulari, che possiamo vedere in modo più dettagliato del centro della galassia, hanno stelle nei loro centri, i così così chiari ritardi blu, che sono stelle giovani e massicce formate dalla collisione di due vecchie stelle di massa più piccola. Meno di uno su 10.000 stelle dei cluster globulari sono blu in ritardo, il che suggerisce quanto siano rare le collisioni stellari anche in questi ambienti estremi.

Il più grande negozio di gas denso

Torniamo ai dintorni di SGR a* e a un’altra delle sue straordinarie proprietà come il più grande negozio di gas denso nella galassia, il materiale con cui sono costruite le stelle. Questo è il motivo per cui potrebbe non essere sorpreso sapere che le stelle si formano lì al ritmo più alto dell’intera Via Lattea. E questo ci porta a introdurre una delle domande più elementari dell’astrofisica: le stelle formano sempre le stesse o le condizioni estreme di determinati ambienti modificano il modo in cui sono costruiti? Nella scienza ci piacciono le leggi universali, quindi troviamo così affascinante sapere cosa succede nell’ambiente estremo del centro della galassia, entrambi per dimostrare che le regole sono rotte come seguono.

In assenza di informazioni migliori, supponiamo che il modo in cui sono costruite le stelle, la ricetta che ci dice quante stelle sono formate con una certa massa, sia universale. Cioè, mantiene la stessa forma in ogni momento e in tutte le galassie. E che l’astrofisica ha cercato variazioni di questa legge globale in tutti gli ambienti possibili. E finora, ad eccezione delle masse più basse (sotto la massa del sole) e più in alto (sopra 10 volte la massa del sole e la schiena nel tempo), sembra essere piuttosto invariabile. Per dimostrare questo dobbiamo osservare che è soddisfatto dove si formano le stelle e nella nostra galassia l’ambiente più estremo e che ancora non sappiamo per intero è intorno a SGR A*.

Il cuore della Via Lattea si trova a soli 26.000 anni luce da noi, ma l’alta densità delle stelle e le vaste e spesse nuvole interstellari di gas e polvere oscurano la nostra visione verso il centro galattico. E rendono difficile non solo studiare la validità di questa legge sulla formazione delle stelle universali, ma per capire qual è l’effetto della presenza del buco nero nei processi di feedback del gas. Quindi, sebbene rivelamo gradualmente i dettagli che li caratterizzano, questi oggetti affascinanti nascondono una chiave preziosa per la scienza nei loro ambienti immediati, influenzando l’intera galassia di cui fanno parte. E questo è esattamente ciò che stiamo cercando di fare: mettere in relazione la storia della formazione di stelle con la storia della galassia stessa, che a sua volta è la nostra storia.