Il caos magnetico che rende alcuni buchi neri così luminosi

Il caos magnetico che rende alcuni buchi neri così luminosi
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È ironico come un oggetto chiamato buco nero possa essere il motore di alcuni degli oggetti più luminosi dell'Universo. Gli astrofisici della Columbia University hanno simulato il campo magnetico intorno ad oggetti compatti per provare a capire il segreto della loro emissione, e hanno individuato nel caos magnetico una possibile causa.

Gli AGN (Active Galactic Nuclei) sono tra gli oggetti più luminosi dell'Universo, si pensa che la loro emissione sia dovuta all'accrescimento di materia su un buco nero supermassivo, come quelli al centro delle galassie. Lo spettro di emissione però, presenta delle caratteristiche che non sono riconducibile all'emissione termica del disco. Questi oggetti potrebbero ospitare sistemi planetari enormi, con migliaia di pianeti.

Le particelle cariche che orbitano intorno all'oggetto centrale generano un intenso campo magnetico, che può canalizzare materia in jet, perpendicolari al disco di accrescimento, che espellono materia per anni luce nello spazio.

Nel mezzo dello spettro di emissione di alcune stelle di neutroni e di alcuni buchi neri, ci sono delle onde che non sono completamente caratterizzate; sono troppo energetiche per essere termiche e non sono canalizzate come i jet. Non è ben chiaro quale sia il meccanismo che le produce.

"La turbolenza e le riconnessioni magnetiche, processi nei quali le linee magnetiche si dividono e rapidamente si ricongiungono, contribuiscono ad accelerare le particelle, portandole a velocità vicine a quella della luce," dice Luca Comisso, uno dei due autori della ricerca.

Le linee del campo magnetico sono come una strada per le particelle cariche, che nel loro moto le seguono. "Grazie al campo elettrico indotto dalla riconnessione che queste particelle sono accelerate ad energie estreme, molto più alte degli acceleratori sulla Terra come LHC," aggiunge Comisso.

Visto il successo che questa teoria ha avuto in ambiti simili, si è pensato di applicarla alle alte energie prodotte dai buchi neri. L'unico problema è che il comportamento caotico del campo magnetico, in presenza di un oggetto così massivo, è difficile da modellizzare. Per semplificare l'obiettivo, i ricercatori hanno scomposto il moto delle particelle in unità di plasma più grandi e più facili da simulare.

I loro risultati mostrano come gli elettroni vengono trascinati avanti e indietro lungo dei tubi magnetici, e possono aumentare la loro energia fino ad emettere radiazioni compatibili con le osservazioni. La maggior parte dell'emissione avviene grazie ai movimenti casuali a velocità molto alte, appena la particella curva produce onde elettromagnetiche ad alta frequenza.

Uno degli oggetti più strani, e più studiate, è il residuo della supernova al centro della Crab Nebula (che detiene il record per il raggio gamma più energetico); i fisici sono sempre stati curiosi di capire l'origine della velocità molto alta dei suoi elettroni. I due ricercatori, Comisso e Sironi, vogliono applicare il loro metodo per spiegare questa strana caratteristica della Crab Nebula.

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