Il-Trafiletto
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05/07/14

Il telescopio per i buchi neri

Un telescopio grande come la Terra ci avvicinerà a Sagittarius A* come mai prima d'ora. Un'occasione imperdibile per gli astronomi! 

È impossibile osservare l'interno di un buco nero. Ma gli astronomi puntano a fare del loro meglio, costruendo un telescopio che possa ingrandire i dettagli dei suoi dintorni in un modo mai visto. L'obiettivo è di creare uno strumento tanto potente da poter osservare che cosa accade all'orizzonte degli eventi, il punto al di là del quale nulla, che siano stelle, una nube di polvere o persino la luce, può sfuggire.

Dovrebbe avere una risoluzione maggiore di tutti i telescopi che osserveranno l'imminente collisione tra una nube di gas e il buco nero Sagittarius A*. L'Event Horizon Telescope (EHT) non sarà un nuovo osservatorio a sé stante costruito su qualche montagna remota. Il consorzio che lo sta progettando intende invece unire le capacità dei radiotelescopi già esistenti in tutto il mondo, facendo in modo che funzionino collettivamente con il potere risolvente di un singolo osservatorio grande come il nostro Pianeta. Questo potere permetterà agli astronomi di vedere dettagli come l'anello di luce emesso dalla materia che è riuscita a evitare di essere attratta nel buco nero.

Venti osservatori in tutto il mondo hanno accettato di far parte di questa schiera di telescopi che potrebbe cominciare a operare già nel 2015. Oltre a Sagittarius A*, un altro obiettivo sarà un'enorme galassia ellittica chiamata M87 che si trova a 53 milioni di anni luce di distanza. Ospita un buco nero centrale molto più grande, circa sei miliardi di volte la massa del Sole.(science)



Incontro ravvicinato | Cosa accadrà quando G2 incontrerà Sagittarius A*?

Il buco nero
supermassiccio della nostra Galassia
Sagittarius A*
Anche se è difficile che sia un evento celeste particolarmente spettacolare, sarà ugualmente affascinante. 

"L'osservazione di che cosa accadrà a questa nube di gas ci aiuterà a capire come sono strutturate le atmosfere - i dischi di accrescimento - attorno ai buchi neri", spiega Gillessen. "Dalla quantità di attrito subito dalla nube possiamo stimare quanto gas c'è e così apprendere com'è fatta una di queste atmosfere. Vedere come ruota il gas attorno al buco nero sarà anche utile per capire come si alimenta. Nessuno l'ha mai visto".

Quanto al destino del materiale che cadrà dentro Sagittarius A*, Gillessen non vuole neppure avanzare una congettura. "Non è una domanda scientifica perché non avremo mai modo di saperlo", dice. "Non possiamo neppure immaginare un esperimento che possa verificare o smentire un'ipotesi. L'unico modo per scoprirlo consisterebbe nel saltare dentro il buco nero... ma prima dovremmo dare l'addio a tutti!". Secondo la teoria un buco nero è per lo più vuoto e la sua massa è concentrata in un punto incredibilmente piccolo al centro, detto "singolarità". Una teoria alternativa propone che qualunque cosa cada in un buco nero - come la nostra nube condannata - finisce in un altro universo al suo interno. Roba da far girare la testa.

Quindi il destino finale della nube di gas si può solo immaginare. Ma ci sarà molto da osservare dal di fuori del buco nero. Anche se l'attività inizierà nel giro di pochi mesi, i suoi effetti dovrebbero essere visibili per qualche anno: la nube di gas costituirà per qualche tempo la principale alimentazione di Sagittarius A*. Quindi gli anni a venire saranno un periodo interessante per gli astronomi specializzati in buchi neri, che potranno osservare da vicino gli eventi. Fortunatamente, per gli astronomi "da vicino" ha un significato diverso che per tutti noi, altrimenti rischieremmo di diventare il dessert di Sagittarius A*.(science)


04/07/14

G2 incontra Sagittarius A | Effetti di un'incontro con un buco nero

"Una cosa che inizialmente aveva una forma a palla finirà con rallungarsi a forma di spaghetto". Anche la nube di gas è un'incognita: la sua composizione è tutto'ora misteriosa.

Ma la parte gassosa sarà per lo più idrogeno e gli astronomi sanno che l'intera nube di gas vaga nello spazio a una temperatura di forse 10.000°C, quasi il doppio della superficie del Sole. L'astrofisico Stephen D. Murray, del Lawrence Livermore National Laboratory in California, ritiene che la nube possa essere il risultato di una sorta di "rutto" cosmico, in cui una stella perse parte dello strato esterno dell'atmosfera.

Ma le cose non sono chiare. "Altrimenti è difficile capire come si possa essere tenuto insieme qualcosa di cosi piccolo, con una scarsa gravità. E una coincidenza incredibile che una stella emetta qualcosa del genere cosi vicino a un buco nero, e quindi è un modo splendido per seguire che cosa accade a un oggetto da quelle parti". Murray fa parte di un gruppo di ricerca che sta tentando di prevedere come si svolgerà l'incontro ravvicinato tra la nube di gas e Sagittarius A. Hanno creato un modello tridimensionale dell'incontro usando la potenza di calcolo del supercomputer Palmetto della Clemson University ad Anderson, in South Carolina. Le simulazioni dei ricercatori, che hanno richiesto più di
50mila ore di calcolo su 3mila processori, mostrano che il punto di massimo avvicinamento della nube al buco nero si avrà probabilmente questa estate o all'inizio dell'autunno.
Sagittarius A

Il segno dell'incontro sarà il calore liberato dalla nube di gasa via via che disperde energia avvicinandosi a Sagittarius A, attratta sempre più dalla sua gravità. Questo rilascio di energia sarà individuabile dai radiotelescopi e da quelli a raggi X sulla Terra, nonchè dai satelliti. Ma non sarà una collisione frontale. Inzialmente la nube supererà Sagittarius A passando a distanza pari a 200 volte quella tra la Terra ed il Sole. Ma questo non impedirà alla gravità del buco nero di sconvolgerla. "Ci saranno anche altri effetti", aggiunge Murray.

"Passando attraverso tutto il gas al centro della Galassia, la nube comincerà a incresparsi come le onde sulla superficie del mare in un giorno ventoso. Ed entreranno in gioco varie altre instabilità. Quindi finirà sia allungata che strappata. Alla fine avrà proseguito l'orbita al di là del buco nero e probabilmente non avrà più una struttura coerente". Disgregandosi, buona parte della nube si unirà al disco di accrescimento attorno a Sagittarius A, o si limiterà a cadere nel buco nero stesso.(science)



Buchi neri nel tempo

Il progresso della nostra conoscenza di questi strani fenomeni.

Nel 1783 il grande scienziato britannico e pastore anglicano John Mitchell ipotizzò che alcune stelle possano essere cosi dense che la luce non può sfuggire alla loro attrazione gravitazionale. Non è l'idea fondamentale di che cos'è un buco nero? Si.

 Albert Einstein
Nel 1915 Albert Einstein mostra che la gravità è una deformazione dello spazio-tempo provocata dalla materia. In campo astronomico ciò significa che se la gravità è sufficientemente forte è possibile un buco nero e che qualcosa può collassare al punto che nulla, neppure la luce, ne può sfuggire.

 Maarten Schmdit 
L'astronomo Maarten Schmdit nel 1963 scopre che un oggetto lontano, una quasar, è una galassia che trae energia da un buco nero supermassiccio al suo centro.
John Wheeler
Nel 1967 il fisico John Wheeler conia il termine "buco nero", affermando che "lo spazio può essere appallottolato come un pezzo di carta fino fino a divenire un punto infinitesimale".

Stephen Hawking 
Siamo giunti nel 1974, quando il fisico britannico Stephen Hawking dichiara che un buco nero può emettere una forma di radiazione che porta in definitiva alla sua evaporazione.

Nube di gas G2
2013, la nube di gas G2 si avvicina troppo al buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, Sagittarius A: l'incontro permetterà osservazioni senza precedenti delle "abitudini alimentari dei buchi neri".(science)



Il famelico buco nero

Presto un flusso occasionale  di gas e polvere verrà risucchiato nel buco nero al centro della nostra galassia, La Via Lattea.

Fin'ora nessuno ha mai assistito in dettaglio a un incontro simile, e quindi, nessuno sa di preciso che cosa accadrà. Per questo è una prospettiva tanto affascinante per astronomi. I buchi neri, gli oggetti più enigmatici dell'Universo, si formano quando una stella collassa. Al loro interno cessano di esistere lo spazio e il tempo come li conosciamo. Li dentro la gravità è cosi forte che nulla ne può sfuggire, neppure la luce, perciò gli astronomi non li possono osservare direttamente: la loro sinistra presenza si rivela grazie agli effetti della loro gravità sui movimenti delle stelle vicine.

Forse non capiremo mai completamente ciò che succede dentro i buchi neri: d'altra parte, entrarci sarebbe un viaggio di sola andata, ma possiamo sperare di afferrare meglio che cosa accade tutto attorno. I buchi neri aumentano di massa ingoiando materia: a volte stelle intere, ma più spesso nubi di gas e polvere. E la collisione tra la nube di gas e il buco nero al centro della nostra Galassia, Sagittarius A, è un'occasione ideale per osservare una di queste abbuffate frenetiche. Ad appena 26mila anni luce dalla Terra, cioè 254 miliardi di chilometri, Sagittarius A è l'unico buco nero super massiccio abbastanza vicino da potere essere osservato in dettaglio. Gli astronomi avranno quindi un posto in prima fila per collisione imminente.
Nube di gas quando
verrà risucchiata dal buco nero
Sagittarius A

UNA SCOPERTA CASUALE
E' un'occasione incredibile, ma gli astronomi stavano per mancarla. La nube di gas che, senza molta fantasia, si chiama G2, è stata individuata solo nel 2011 e nella sua scoperta ha avuto un ruolo importante la fortuna. "Come succede spesso nella scienza è stata in parte una scoperta casuale", speiga Stefan Gillessendel del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physic in Germania, che dirigeva il gruppo di ricerca che ha individuato la nube. I suoi ricercatori  esaminavano immagini scattate nove anni prima usando il Very Large Telescope europeo in Cile, osservando la luminosità visibile attorno a Sagittarius A. La luminosità è provocata dall'attrito nel gas e nella polvere in orbita attorno al buco nero nel "disco di accrescimento". "Avevamo deciso di confrontare i dati di cui disponevamo di vari anni e abbiamo notato che c'era qualcosa di fioco ma visibile che andava in direzione del buco nero", racconta Gillessen. "Questo qualcosa è rimasto tranquillo tra i dati spettroscopici fin dal 2002. Poi abbiamo rilevato che l'oggetto era più grande nel 2011 rispetto al 2004. Si era allungato in un'orbita ellittica attorno al buco nero". Questo allungamento mostra che la nube di gas già risente dell'effetto della significativa gravità del buco nero.

Che cosa accadrà ora, però, è una domanda da un milione di dollari. Con una massa quattro milioni di volte quella del Sole, Sagittarius A è un mostro, un cosiddetto buco nero "super massiccio". In realtà, fenomeni divoratori della materia come questo si trovano al centro di molte galassie. Le cosiddette galassie attive, quelle che emettono molta luce, possiedono buchi neri con masse anche miliardi di volte quella del Sole. Sagittarius A si è formato miliardi di anni fa, forse quando alcune stelle con massa enorme collassarono alla fine della loro esistenza unendosi in un singolo oggetto immane.(science)




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