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Un team di astrofisici negli Stati Uniti ha realizzato una simulazione supercomputerizzata senza precedenti di un buco nero di massa stellare, aprendo nuove prospettive sulla comprensione di questi oggetti cosmici enigmatici. La ricerca, rappresenta un passo avanti significativo rispetto ai modelli semplificati di Schwarzschild, offrendo una rappresentazione più realistica e dettagliata dei processi di accrescimento attorno ai buchi neri.
Guidato dall'astrofisico Lizhong Zhang del Flatiron Institute, il team ha utilizzato due potenti supercomputer per modellare la dinamica di un buco nero senza le consuete semplificazioni. Per la prima volta, sono stati presi in considerazione tutti i processi fisici chiave, tra cui la rotazione del buco nero, i forti campi magnetici, la relatività generale (il movimento dei fotoni nello spazio-tempo curvo) e l'interazione tra la radiazione e il plasma e il gas circostanti. Questa simulazione rappresenta un notevole avanzamento rispetto ai precedenti tentativi, che spesso si concentravano su aspetti specifici della fisica dei buchi neri, trascurando l'interazione complessa tra i diversi fenomeni.
Le simulazioni hanno rivelato che attorno a un buco nero in rapida rotazione con un'alta velocità di accrescimento si forma un disco di gas denso, che diventa ancora più denso verso il centro. Contrariamente all'immagine dei buchi neri di Schwarzschild con dischi di accrescimento sottili ed eleganti, la simulazione mostra che i buchi neri reali presentano dischi più spessi e complessi. Potenti campi magnetici organizzano il flusso di gas, creando venti di particelle e getti direzionali (flussi di plasma) che vengono espulsi verso l'esterno. Sopra i poli del buco nero si forma una struttura a forma di imbuto che accelera la materia verso l'orizzonte degli eventi, generando un intenso fascio di radiazione visibile solo da determinate angolazioni.
Questo modello ricostruito spiega come i buchi neri rilasciano enormi quantità di energia attraverso venti e getti, anziché limitarsi ad assorbire la radiazione attraverso il disco di accrescimento. I risultati dei calcoli corrispondono strettamente alle osservazioni reali di vari buchi neri, confermando la validità del modello. Secondo gli scienziati, questa è la prima simulazione che tiene conto con precisione delle emissioni di un buco nero nel quadro della relatività generale, aprendo nuove opportunità per comprendere le condizioni estreme in prossimità di questi oggetti.
La precisione della simulazione consente di analizzare in dettaglio i meccanismi di emissione di energia, fornendo informazioni preziose sulla natura dei getti e dei venti che si propagano nello spazio circostante. Questi fenomeni hanno un impatto significativo sull'ambiente galattico, influenzando la formazione stellare e l'evoluzione delle galassie. La capacità di simulare questi processi con un livello di dettaglio senza precedenti rappresenta un passo avanti cruciale nella nostra comprensione dell'universo.
Nel loro lavoro futuro, gli scienziati cercheranno di confrontare i risultati della simulazione dei buchi neri di massa stellare con le osservazioni di buchi neri supermassicci. È possibile che molti degli aspetti modellati trovino conferma in oggetti di massa ancora maggiore. Gli scienziati sperano anche che i modelli aiutino a spiegare le
