Blog di Marco Castellani

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Il buco nero nella Via Lattea

Sì, esiste un buco nero al centro della Via Lattea. Si vedono le stelle che orbitano intorno ad un oggetto molto massivo e compatto, noto come Sgr A*. Questo era già noto. Ma l’immagine in banda radio appena rilasciata dall’ Event Horizon Telescope (EHT) è la prima evidenza diretta della sua presenza. Immagine che ricorda molto, ci dicono gli scienziati, quella di M87* che fece pure tanto scalpore.

Il buco nero al centro della Via Lattea
Crediti: X-ray – NASA/CXC/SAO, IR – NASA/HST/STScI; Inset: Radio – Event Horizon Telescope Collaboration

Einstein aveva ragione. Come predetto nella teoria che ha da poco compiuto un secolo, la relatività generale, il buco nero dal peso di quattro milioni di volte il Sole genera una gravità così potente che piega la luce e crea una regione oscura centrale circondata da un anello molto luminoso.

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Un universo isola, M106

Questa autentica meraviglia celeste, in mostra qui sotto, è stata scovata dall’astronomo francese Pierre Mechain, nel 1781. Più avanti, il suo collega Charles Messier lo aggiunse al sul (ormai famoso) catalogo di oggetti estesi, con il nome in codice di M106.

Messier 106, in tutto il suo splendore.
Credit: NASAHubble Legacy ArchiveKitt Peak National Observatory;
Amateur Data & Processing CopyrightRobert Gendler (riprodotto per concessione dell’autore)

Più che una semplice galassia, ai moderni telescopi appare come un “universo isola”, una struttura a spirale che si estende per ben trentamila anni luce, posizionata appena (per così dire) 21 milioni di anni luce al di là della Via Lattea. Spicca nell’immagine – che in realtà è una sapiente composizione di foto di telescopi professionali ed amatoriali – il nucleo luminoso, poi una serie di ammassi stellari (in blu) e zone di attiva formazione stellare (in rosso), che si snodano in sequenza lungo i bracci di spirale della maestosa galassia.

M106 (nota anche come NGC 4258) è un esempio abbastanza prossimo a noi, di galassia “attiva”, perché caratterizzata da intensa emissione di onde elettromagnetiche su tutto lo spettro, dal radio ai raggi X. Al centro, come poderoso motore e centro di stabilità, un buco nero di grande massa. Le galassie attive sono alimentate proprio dalla grande quantità di energia che viene prodotta dalla materia nell’inesorabile caduta verso il buco nero.

L’immagine ad alta risoluzione, messa gentilmente a disposizione dall’autore della composizione, rivela inoltre la grande quantità e varietà di galassie che circonda questa maestosa “isola”. Spunti di un Universo che è così variegato e poliedrico, da sfidare perpetuamente la nostra immaginazione.

Scivolare nella meraviglia del vivere in questo cosmo così ricco – assolutamente fantastico – non solo si può, ma ci fa bene. Ogni tanto, pur presi da tante cose, da tanti affanni, facciamo un piacere a noi stessi: ricordiamocelo.

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Riflessioni da un (enorme) buco nero

Questa immagine che unisce dati in banda X (blu e verde) ed in banda ottica (rosso) di una galassia “attiva”, chiamata NGC 1068, mostra del vento ad alta velocità che scappa dalle vicinanze di un buco nero di grande massa.

L’unica economia qui (NGC 1068) è quella dell’abbondanza…
Crediti: X-ray: NASA/CXC/MIT/UCSB/P.Ogle et al.; Optical: NASA/STScI/A.Capetti et al.

Si pensa che la forma allungata di questa nuvola di gas sia dovuta alla presenza di un “toro”, una struttura a forma di ciambella, di gas freddo e polvere che circonda il buco nero. Questo struttura, da sola, avrebbe una massa circa cinque milioni di volte superiore a quella del Sole. Inoltre, osservazioni in banda radio ci dicono che questo toro si estende da pochi anni luce dal buco nero, fino a circa 300 anni luce di distanza.

I buchi neri super massivi sono una delle cose più misteriose ed eclatanti della nuova astronomia. Ormai ritenuti presenti in quasi tutte le grandi galassie (compresa la nostra) hanno una massa che può arrivare a miliardi di volte quella del Sole. La loro formazione non è stellare come per i buchi neri di piccola massa, ma è legata ai meccanismi di formazione delle galassie stesse.

Nel nostro framework, dove cerchiamo di capire cosa ci dice la nuova visione del cosmo, casi come questi rappresentano dei momenti in cui l’universo si gioca alla grande, per mostrarci come la magnificenza e l’abbondanza che può “mettere in campo” sono virtualmente illimitate.

C’è una bellezza che si può dispiegare senza limiti, proprio dove ogni considerazione dell’economia classica – bilanciamenti o calcoli di risorse, logica spicciola del dare e avere – è lasciata indietro, l’economia tradizionale è abbattuta di schianto, c’è abbondanza per tutti e in questo, forse, c’è anche un insegnamento che possiamo ricevere, ed incorporare di più nelle nostre vite.

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Il buco nero, che si è perso

Lo sappiamo bene. A tutti noi ci capita di perdere le cose. Un mazzo di chiavi, il portafoglio (purtroppo), un libro, un quaderno. Accidenti, l’avevo messo lì… e sconsolati ricerchiamo dappertutto, mentre ci sale il panico (nel caso delle chiavi o del portafoglio, in particolare). Piccole cose, che possono essere perse di vista.

Leggermente diverso si profila il caso di un buco nero la cui massa è stimata nell’ordine delle dieci miliardi di volte la massa del Sole. Così dovrebbe essere quello al centro dell’ammasso di galassie Abell 2261 secondo le stime più accreditate.

Ma – perdindirindina! – non si trova.

Il centro dell’ammasso di galassie Abell 2261. Crediti: X-ray: NASA/CXC/Univ of Michigan/K. Gültekin; Optical: NASA/STScI and NAOJ/Subaru; Infrared: NSF/NOAO/KPNO

Perché pensiamo ci debba essere? Perché ormai i dati ci dicono che al centro di tutte le grandi galassie si trova invariabilmente un buco nero supermassivo, la cui grandezza scala con la massa della galassia stessa. Al centro di Abell 2261, vista la sua “stazza” non indifferente, dovrebbe trovarsi uno dei buchi neri più grandi tra quelli che conosciamo. E invece niente. La cosa lascia perplessi gli astronomi, non poco.

Ci sono (come sempre) vari modelli per spiegare questo non ritrovamento. Potrebbe essere stato sbalzato via dal centro della galassia: a volte capita, in certi scenari di formazione in cui la galassia stessa si forma tramite impatti di galassie più piccole. Quindi gli scienziati si sono messi a cercare in giro, non solo al centro.

Per ora, nulla.

Si nasconde assai bene, o per qualche motivo non esiste? Uno dei tanti interrogativi di un cielo aperto, che stimola la nostra fantasia e accende la voglia di capire. E naturalmente, di cercare

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Oggi non ho tempo…

Questo ci capita spesso di dirlo, di ammettere candidamente guarda oggi non ho proprio tempo. E ci va bene così. O magari siamo dispiaciuti, avremmo voluto fare quell’altra cosa, vedere quella persona (nel rispetto della distanza sociale, ovviamente). Ma non c’è stata possibilità, non c’è stato tempo. Già, ma cosa il tempo? Ci dice qualcosa l’astronomia?

Certo. Ci dice che la nostra nozione di tempo è interamente fallace. Tanto che un fisico come Carlo Rovelli può asserire (con provocatoria ragione) che il tempo non esiste. La relatività di Einstein ha scardinato per sempre l’idea marmorea di un “prima” e un “dopo”. Ci si interroga ormai se il tempo possa essere una sorta di artificio della coscienza per aiutarci a prendere parte al mondo e interagire con esso.

La prima “foto” di un buco nero, al centro della galassia M87. Crediti: Event Horizon Telescope Collaboration

In ogni caso, già da molti anni sappiamo che lo scorrere del tempo cambia a seconda di cosa c’è intorno. In montagna scorre più veloce, al mare più lento. Tutto molto concreto, sia chiaro: i satelliti GPS devono tener conto di questi cambiamenti, altrimenti non funziona più nulla. E nei pressi di un buco nero (qui la famosa prima foto) diventa lentissimo.

Pensiamoci. Il tempo è apparente, non è un dato fisico fondamentale. Utile ricordarcene, per ricercare un nostro tempo, per porre finalmente la nostra impronta sul cronografo degli eventi. Se il tempo è morbido, a noi di modellarlo, diventando (o ritornando) creativi. Andiamo, la fisica è dalla nostra parte.

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Un universo effervescente

Si trova “appena” ad undici milioni di anni luce dal pianeta Terra, il suo nome in codice è NGC 5128 ma è più nota con il nome di Centaurus A. E’ una galassia di forma ellittica che si estende nello spazio per ben sessantamila anni luce. Questa immagine presa dal Telescopio Spaziale Hubble ci mostra un “particolare” largo circa 8500 anni luce, più che sufficiente per mostrarci la maestosità di questa galassia.

La parte centrale di Centaurus A
Crediti: NASAESAHubble Heritage (STScIAURA)-ESA/Hubble Collaboration

La storia di Centaurus A è la testimonianza di un Universo che non si ferma, che non ammette soluzioni “stazionarie”, che è in sommovimento perenne. Stiamo infatti osservando il risultato di una collisione tra due galassie “normali” che incontrandosi, hanno generato questo ambiente “spumeggiante” e composito, costituito da regioni di forte formazione stellare, ammassi stellari massicci, ed ancora gas e polvere cosmica, in grandissima quantità.

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Un magnetismo… galattico

Esistono vari livelli di bellezza “invisibile” nel nostro Universo, potremmo dire. Ci sono cioè segni di simmetrie, di complessità di variazioni, gradazioni, progressivi disvelamenti, armonie e consonanze, che non sono semplicemente, ordinariamente visibili. Che cioè avvengono totalmente fuori dalla portata dei nostri sensi (ma avvengono, avvengono).

L’astrofisica moderna, nel mentre che ci indica e ci descrive vari ambiti fuori dalla classica “astronomia ottica” – sempre più appena una tra le tante modalità di approccio alla complessità del cosmo – ci fornisce gli strumenti per poter iniziare anche a percepire segni di bellezza e simmetria fuori appunto dalle frequenze e pertinenze che potremmo registrare con i nostri sensi.

Per esempio, è indiscutibile la delicata bellezza di questa immagine.

Il “centro magnetico” della Via Lattea
Crediti: NASASOFIAHubble

Questo è il cuore magnetico della nostra Galassia. Come spieghiamo questa bellezza? Ebbene, dobbiamo pensare ad un flusso di particelle che, ruotando in concordanza con il campo magnetico galattico, emettono fiotti di luce polarizzata in banda infrarossa. Questo segnale ci viene restituito e deliziosamente rimappato nel visibile, dagli strumenti a bordo di SOFIA, che è attualmente l’osservatorio “aerotrasportato” più grande del mondo.

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C’è il mostro… oppure no?

MostroStelle

Credits: ESA/Hubble & NASAAcknowledgement: Judy Schmidt

La bella galassia che vedete nella parte centrale di questa foto, presa da Hubble (e promossa ad immagine della settimana), non è una galassia come tante. No, è una galassia particolarmente luminosa nella banda infrarossa (luminous infrared galaxy, in inglese). 

Così, dietro il suo aspetto affascinante, nasconde una interessante questione, ancora lungi dall’essere risolta: come sono alimentate queste galassie? Stelle normali o… mostri? 

Eh sì, perché il sospetto rimane. Ci basta immaginare una formazione stellare molto attiva, in questa galassia? Oppure bisogna ipotizzare qualcosa di più forte? Tipo, un enorme buco nero al centro della galassia stessa, che attiva all’intorno fenomeni altamente energetici? 

E se fossero vere tutte e due le ipotesi? Diciamo, un misto delle due?

Le incognite di MCG-03-04-014 – questo il nome della galassia – non si fermano qui. Un attenta analisi della forma, lievemente asimmetrica, mostra segni evidenti di processi di distruzione in corso. Forse un altro oggetto massivo sta influenzando la galassia e distorcendone la simmetria.

Ma anche su questo, al momento, non si può dire di più.

Del resto, ogni bellezza comporta una sorta di mistero… 

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