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I buchi neri si sono formati subito dopo il Big Bang?

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Come si sono formati i buchi neri supermassicci?

Cos’è la materia oscura? In un modello alternativo di come è nato l’universo, rispetto alla storia “da manuale” dell’universo, un team di astronomi propone che entrambi questi misteri cosmici possano essere spiegati dai cosiddetti “buchi neri primordiali”.

Nico Cappelluti (Università di Miami), Günther Hasinger (Direttore scientifico dell’ESA) e Priyamvada Natarajan (Università di Yale), suggeriscono che i buchi neri siano esistiti dall’inizio del universo e che questi buchi neri primordiali potrebbero essere essi stessi ciò che non è ancora stato spiegato materia oscura. Il nuovo studio è accettato per la pubblicazione in Il Giornale Astrofisico.

“I buchi neri di diverse dimensioni sono ancora un mistero. Non capiamo come buchi neri supermassicci avrebbe potuto diventare così enorme nel tempo relativamente breve disponibile dall’esistenza dell’universo”, spiega Günther Hasinger.

All’altra estremità della scala, potrebbero esserci anche buchi neri molto piccoli, come suggerito ad esempio dalle osservazioni di Gaia dell’ESA. Se esistono, sono troppo piccoli per essersi formati da stelle morenti.

“Il nostro studio mostra che senza introdurre nuove particelle o nuova fisica, possiamo risolvere i misteri della cosmologia moderna dalla natura stessa della materia oscura all’origine del super-enormi buchi neri“, afferma Nico Cappelluti.

Se la maggior parte dei buchi neri si fosse formata subito dopo il Big Bang, avrebbero potuto iniziare a fondersi nell’universo primordiale, formando buchi neri sempre più massicci nel tempo. Il futuro osservatorio spaziale delle onde gravitazionali dell’ESA, LISA, potrebbe raccogliere i segnali di quelle fusioni se esistono buchi neri primordiali. I piccoli buchi neri potrebbero essere semplicemente i buchi neri primordiali che non si sono ancora fusi in quelli più grandi.

Rappresentazione artistica del telescopio spaziale James Webb. Credito: ESA/ATG medialab

Secondo questo modello, l’universo sarebbe pieno di buchi neri dappertutto. Le stelle inizierebbero a formarsi attorno a questi grumi di “materia oscura”, creando sistemi solari e galassie per miliardi di anni. Se le prime stelle si fossero effettivamente formate attorno ai buchi neri primordiali, esisterebbero nell’universo prima di quanto previsto dal modello “standard”.

“I buchi neri primordiali, se esistono, potrebbero benissimo essere i semi da cui tutto buchi neri forma, compresa quella al centro della Via Lattea”, afferma Priyamvada Natarajan.

La missione Euclid dell’ESA, che esplorerà l’universo oscuro in modo più dettagliato che mai, potrebbe svolgere un ruolo nella ricerca per identificare buchi neri primordiali come candidati per la materia oscura.

L’imminente James Webb Space Telescope della NASA/ESA/CSA, una macchina del tempo cosmica che guarda indietro di oltre 13 miliardi di anni, farà luce ulteriormente su questo mistero.

“Se le prime stelle e galassie si sono già formate nei cosiddetti ‘secoli bui’, Webb dovrebbe essere in grado di vederne le prove”, aggiunge Günther.



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Il Very Large Telescope scopre la coppia più vicina di buchi neri supermassicci di sempre

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Utilizzando il Very Large Telescope (VLT) dell’Osservatorio europeo meridionale, gli astronomi hanno rivelato la coppia di buchi neri supermassicci più vicina alla Terra mai osservata.

I due oggetti hanno anche una separazione molto più piccola rispetto a qualsiasi altra coppia di buchi neri supermassicci precedentemente individuata e alla fine si fonderanno in un gigantesco buco nero.

Voggel e il suo team sono stati in grado di determinare le masse dei due oggetti osservando come l’attrazione gravitazionale del buchi neri influenza il moto delle stelle intorno a loro. Il buco nero più grande, situato proprio al centro di NGC 7727, è risultato avere una massa quasi 154 milioni di volte quella del Sole, mentre il suo compagno è di 6,3 milioni masse solari.

È la prima volta che le masse vengono misurate in questo modo per una coppia di buchi neri supermassicci. Questa impresa è stata resa possibile grazie alla vicinanza del sistema alla Terra e alle osservazioni dettagliate che il team ha ottenuto all’Osservatorio del Paranal in Cile utilizzando il Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) sul VLT dell’ESO, uno strumento con cui Voggel ha imparato a lavorare durante il suo tempo come studentessa all’ESO. La misurazione delle masse con MUSE e l’utilizzo di dati aggiuntivi dal telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA hanno permesso al team di confermare che gli oggetti in NGC 7727 erano effettivamente buchi neri supermassicci.

Gli astronomi sospettavano che la galassia ospitasse i due buchi neri, ma non erano stati in grado di confermare la loro presenza fino ad ora poiché non vediamo grandi quantità di radiazioni ad alta energia provenienti dai loro immediati dintorni, che altrimenti li tradirebbero. “La nostra scoperta implica che potrebbero esserci molte più di queste reliquie di fusioni di galassie là fuori e potrebbero contenere molte cose nascoste enormi buchi neri che aspettano ancora di essere trovati”, afferma Voggel. “Potrebbe aumentare il numero totale di buchi neri supermassicci conosciuto nell’Universo locale dal 30 per cento.

Si prevede che la ricerca di coppie di buchi neri supermassicci simili nascosti farà un grande balzo in avanti con l’Extremely Large Telescope (ELT) dell’ESO, che entrerà in funzione alla fine di questo decennio nel deserto di Atacama in Cile. “Questo rilevamento di una coppia di buchi neri supermassicci è solo l’inizio”, afferma il coautore Steffen Mieske, astronomo dell’ESO in Cile e capo delle operazioni scientifiche dell’ESO Paranal. “Con lo strumento HARMONI sull’ELT saremo in grado di effettuare rilevamenti come questo notevolmente più lontano di quanto attualmente possibile. L’ELT dell’ESO sarà parte integrante della comprensione di questi oggetti”.

Questa ricerca è stata presentata in un documento intitolato “First Direct Dynamical Detection of a Dual Super-Massive Black Hole System at sub-kpc Separation” per apparire in Astronomia e astrofisica.



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