Cosmologia nel mirino - 5. Come funziona l'accrescimento, la generazione di jets e gli outflows nei buchi neri

12/09/2008 L'accrescimento di massa nei buchi neri è il più efficiente processo di generazione di energia nell'universo. Nei nuclei galattici, l'energia rilasciata dall'accrescimento di buchi neri supermassivi produce circa il 5% dell'energia totale emessa nell'universo.

Si pensa, inoltre, che il feedback di questi oggetti abbia grandi ripercussioni sulle galassie che li ospitano, bloccando anzi tempo la formazione stellare nelle galassie più massive ed in generale modificando continuamente il mezzo interstellare ed intergalattico.

Il motore, che produce un così grande quantitativo di energia, è l'energia gravitazionale rilasciata dalla materia, che precipita entro il buco nero. Tale energia generata spesso proviene da un disco di accrescimento (toroide).

Altre volte, invece, si manifesta nella formazione di jets di materia accelerati a velocità relativistiche probabilmente ad opera del campo magnetico nelle vicinanze del buco nero che, in alcuni casi, riescono a giungere fino distanze intergalattiche.

Anche se i modelli che descrivono i fenomeni osservativi lasciano insoluti molti aspetti, una cosa certa è che, tra i jets che fuoriescono, e la materia che precipita accrescendo il buco nero, esiste una forma di legame simbionte.

Questo stretto accoppiamento suggerisce uno scenario quantomeno comune per differenti masse scala dei buchi neri nonostante le apparenti discrepanze osservative.

Secondo recenti studi, la linea di demarcazione rappresenterebbe il limite di accrescimento Eddington: a bassi tassi di accrescimento i jets diventano comuni.

E' comune, inoltre, una grande variabilità per questi oggetti in relazione alla viscosità del mezzo interstellare ed intergalattico che trasporta il momento angolare fuori, mentre la materia cade nel buco nero originatosi a sua volta da forze magnetiche.

Gli oggetti compatti e i rispettivi jets sono responsabili della generazione dei primi messaggeri non elettromagnetici dello spazio: i raggi cosmici, le onde gravitazionali ed i neutrini.

Per dipingere uno scenario esauriente è necessario fare grandi simulazioni numeriche di magnetofluido/plasma dinamica per comprendere meglio il comportamento delle onde d'urto nei plasmi in relazione all'accelerazione delle particelle.

Assieme a queste simulazioni indispensabili, è necessario effettuare ripetutamente surveys di tutto il cielo per identificare gli oggetti transienti e dalle immagini e dalle analisi spettroscopiche nell'X si riesce ad avvicinarsi molto al motore centrale.

Utilizzando inoltre degli sky-monitors in varie bande ed effettuando poi un follow-up nell'ottico/radio da terra, sarà possibile indagare ancora più in profondità i candidati transienti; a questo scopo le facilitie principali dovrebbero preferire dei satelliti-X a grande area efficace radente, telescopi robotici a rapida risposta ed arrays di telescopi radio.

E' necessario il contributo di queste tecnologie anche per gli osservatori non elettromagnetici come strumenti di monitoraggio.

Oltre alla risoluzione spaziale, un ingrediente ancora più importante dovrebbe essere una veloce risoluzione temporale per studiare le variazioni temporali su piccola scala delle sorgenti X e radio.