Archivi tag: nubi di gas

La nube di gas G2: una ‘delusione’ astronomica

Un gruppo di ricercatori del Max Planck Institute in Germania hanno pubblicato un articolo in cui vengono spiegate alcune ipotesi sulla mancanza di emissione di radiazione dovuta all’interazione della nube di gas G2 con il buco nero della Via Lattea Sgr A*.

Continua a leggere La nube di gas G2: una ‘delusione’ astronomica

NGC 4845, il buco nero si alimenta di un ‘pasto leggero’

bh_jupiterGrazie ad una serie di osservazioni condotte con i telescopi spaziali XMM-Newton, Swift e MAXI gli astronomi sono stati in grado di identificare il ‘risveglio’ di un buco nero situato a circa 47 milioni di anni-luce nella galassia NGC 4845. Il buco nero si sta ‘cibando’, per così dire, di un oggetto stellare di piccola massa, probabilmente una nana bruna o un pianeta gigante gassoso, che si trova nelle sue immediate vicinanze. Un destino simile accadrà verso la metà del 2013 ad una nube di gas che si sta avvicinando al buco nero della Via Lattea, un fenomeno molto raro che permetterà per la prima volta di osservare in azione un buco nero mentre cattura, quasi in tempo reale, la materia che si trova nello spazio circostante (post).

La scoperta, che è avvenuta grazie alle misure dell’elevato flusso di radiazione (flare) nella banda dei raggi-X, è stata completamente una sorpresa dato che la galassia è rimasta inattiva per almeno 20-30 anni. Analizzando il flare, i ricercatori hanno potuto studiare la struttura del disco di accrescimento che circonda il buco nero e stimare così la massa dell’oggetto che rappresenta il ‘pasto’ trovando dei valori pari a 14-30 masse gioviane, consistenti con l’intervallo della massa delle nane brune che sono stelle mancate dato che non sono così massicce da iniziare il ciclo di fusione dell’idrogeno come avviene per le stelle. La massa del buco nero viene stimata attorno a 300 mila volte quella del Sole e sembra stia ‘giocando’, per così dire, con il suo ‘cibo’: infatti, gli astronomi hanno misurato un ritardo di 2-3 mesi tra il momento in cui l’oggetto è stato disintegrato e il periodo durante il quale il buco nero si è rifornito dei suoi resti che ammontano a circa il 10% della massa totale. Questi particolari eventi sono importanti per capire di più ciò che accade a oggetti di forme e dimensioni diverse quando si trovano nelle immediate vicinanze di un buco nero.

ESA: Black Hole wakes up and has a light snack
arXiv: Tidal disruption of a super-Jupiter by a massive black hole

Un nuovo metodo per determinare la massa dei buchi neri galattici

Si tratta di una tecnica sviluppata da alcuni ricercatori dell’Università di Oxford e che potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione su come i buchi neri si formano e influenzano l’ambiente delle galassie.

Il metodo si basa sullo studio delle ‘scie’ lasciate dal monossido di carbonio presente all’interno delle nubi di gas, composte essenzialmente da idrogeno, che orbitano attorno ai buchi neri supermassicci situati nel nucleo delle galassie. Dalla misura della velocità del gas è possibile ‘pesare’ il buco nero. Determinare la massa di questi ‘mostri del cielo’ è un compito assai arduo. Basti pensare che ci sono voluti almeno 15 anni per ricavare la massa di appena 60 oggetti. Il problema è che la maggior parte dei buchi neri di grande massa sono molto distanti e diventa persino complicato studiarli con il telescopio spaziale Hubble. Nonostante ciò, questo nuovo metodo sfrutterà le potenzialità di ALMA per far sì che si possa determinare la massa di migliaia di buchi neri che risiedono nelle galassie più distanti, non solo ma sarà possibile studiare anche quegli oggetti che risiedono nelle galassie a spirale e che sono più difficili da rivelare con gli strumenti attualmente disponibili. Gli scienziati hanno applicato questa tecnica come test sperimentale al buco nero della galassia NGC 4526, nella costellazione della Vergine, essendo la più studiata. Gli astronomi ritengono che il metodo possa essere comunque applicato ad altre galassie di diversa morfologia.

University of Hertfordshire: New method of measuring the mass of supermassive black holes

arXiv: A black-hole mass measurement from molecular gas kinematics in NGC4526

Galassie senza stelle: che fine ha fatto l’idrogeno primordiale?

Tutti sanno che l’idrogeno è l’elemento più abbondante dell’Universo. Esso rappresenta il 75% della materia ordinaria ed è presente principalmente nelle stelle. Nonostante le stelle siano estremamente calde, esse si formano dalla contrazione gravitazionale di nubi di gas fredde, composte essenzialmente da idrogeno, fino a quando l’azione della forza di gravità causa condizioni di temperature elevate che accendono, per così dire, le prime reazioni di fusione nucleare in cui gli atomi fondono per produrre energia che poi vediamo sottoforma di luce.

Da qualche tempo, gli astronomi stanno tentando di rivelare queste nubi di gas fredde nelle regioni più remote dell’Universo dove ci si aspetta che la distribuzione di gas sia più abbondante poiché deve essere ancora consumato dalla formazione delle stelle. Stephen Curran della University of Sydney’s School of Physics e CAASTRO (ARC Centre for All-sky Astrophysics), assieme a Matthew Whiting del CSIRO Astronomy and Space Science, hanno analizzato questo problema costruendo un modello che mostra come un buco nero supermassiccio, che risiede in ogni nucleo galattico, sia in grado di ionizzare tutto il gas circostante persino nelle galassie più grandi. In queste condizioni, quando cioè gli elettroni sono stati strappati agli atomi, il gas è estremamente eccitato e perciò non porta al collasso gravitazionale della nube da cui si possono formare nuove stelle. Nel loro articolo, Curran e Whiting mostrano come l’estrema radiazione ultravioletta che viene prodotta dalla materia, mentre si accresce quasi alla velocità della luce attorno al buco nero, sia sufficiente a ionizzare tutto il gas nelle galassie di grandi dimensioni. E’ probabile che persino SKA (Square Kilometer Array) non sarà in grado di rivelare le regioni di formazione stellare presenti in queste galassie distanti. Ad ogni modo, ci si aspetta, invece, che il gigantesco radiotelescopio possa rivelare il gas a basse temperature, laddove non sono in grado di arrivare i telescopi ottici, da cui si sono originate le stelle e le galassie che possiamo ammirare oggi.

arXiv: Complete ionisation of the neutral gas: why there are so few detections of 21-cm hydrogen in high redshift radio galaxies and quasars

L’evoluzione stellare delle stelle massicce

L’immagine rappresenta una simulazione al computer di una stella di grande massa osservata lungo il piano del disco. La visualizzazione dell’emissione della polvere permette di tracciare la densità e la temperatura della nube di gas che circonda la stella. Le regioni che sono attualmente ionizzate (in rosso) e che sono state ionizzate nel passato (strutture in blu) mostrano come la nebulosa appare tremolare.

Uno dei misteri dell’astrofisica stellare è quello di capire come si originano le stelle massicce, cioè le stelle che hanno masse centinaia di volte superiori a quella del Sole. Le stelle di grande massa sono così dense da determinare la fusione dell’idrogeno mentre esse si stanno formando dalla contrazione della nube di gas. Il fatto che la radiazione estremamente energetica che esse emettono non riscaldi il gas e lo diffonda nello spazio interstellare ha rappresentato per gli scienziati un enigma astrofisico.

Alcune simulazioni eseguite dai ricercatori dell’Università di Heidelberg, dell’American Museum of Natural History, della National Autonomous University of Mexico e dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics mostrano che non appena la nube di gas comincia a collassare, essa forma strutture filamentari dense che assorbono la radiazione stellare quando essa passa attraverso la nube. Come risultato, la nebulosa che viene riscaldata comincia, per così dire, a “tremolare” come la fiamma di una candela. “Per formare una stella di grande massa, occorre una enorme quantità di gas” dice Mordecai-Mark Mac Low, curatore del Dipartimento di Astrofisica al Museo di Storia Naturale. “La gravità fa sì che il gas assuma strutture a filamenti che influenzano l’evoluzione delle future stelle“. Le stelle si formano quando enormi nubi di gas cominciano a collassare. Una volta che la densità e la temperatura al centro sono abbastanza elevate, l’idrogeno fonde e forma elio così che la stella inizi a brillare. Le stelle più massicce cominciano invece a emettere radiazione mentre le nubi di gas stanno ancora nella fase del collasso gravitazionale. La luce ultravioletta ionizza il gas circostante, determinando la formazione di una nebulosa che ha una temperatura di circa 10.000 gradi Celsius. Ciò causa un ostacolo alla formazione della stella a causa del fatto che il gas circostante può essere diffuso dal surriscaldamento della nebulosa. Il primo autore della ricerca Thomas Peters, del Center of Astronomy presso l’University of Heidelberg, assieme ad altri colleghi hanno creato una serie di simulazioni sulla dinamica del gas utilizzando i super computer della Texas Advanced Computing Center della National Science Foundation e quelli del Leibniz Computing Center e Jülich Computing Center in Germania. I risultati mostrano che il gas interstellare attorno alle stelle di grande massa non cade sulla stella ma forma concentrazioni a filamenti dato che la quantità di gas è così enorme che la gravità determina il collasso locale mentre il gas viene attratto dalla stella. Queste concentrazioni locali di gas formano strutture a spirale filamentose e quando la stella ci passa in mezzo queste ultime assorbono la sua radiazione ultravioletta facendo da scudo al gas circostante. Ciò spiega non solo come il gas continui a cadere verso la stella ma anche perché le nebulose ionizzate osservate con i radiotelescopi appaiono così piccole. Di fatto, le nebulose si ritraggono nuovamente dato che non sono più a lungo ionizzate così che nel corso di migliaia di anni la nebulosa sembra, per così dire, tremolare come la fiamma di una candela. “A lungo si è pensato che queste nebulose fossero bolle di gas caldo in espansione e le dimensioni di queste bolle venivano utilizzate per ricavare l’età della stella” dice Peters. “I nostri risultati sono di particolare importanza perché le simulazioni mostrano che non esiste, di fatto, una correlazione diretta tra le dimensioni della nebulosa e l’età della stella” conclude Peters.