Buchi neri primordiali e prime stelle: i risultati della simulazione con il supercomputer

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Una nuova simulazione dell’universo primordiale è stata realizzata da un team di ricercatori che hanno utilizzato il supercomputer Stampede2 del Texas Advanced Computing Center (TACC), Università del Texas ad Austin. I ricercatori si sono interessati in particolare ai cosiddetti “buchi neri primordiali” e alla loro influenza sulla formazione delle prime stelle dell’universo.

Cosa sono i buchi neri primordiali?

I buchi neri primordiali sono, concettualmente parlando, piccolissimi buchi neri che si sarebbero formati durante i primi secondi dopo il Big Bang quando le enormi onde di pressione schiacciarono la materia producendo in alcuni casi buchi neri microscopici. I buchi neri primordiali, una volta formatisi durante i primi secondi dopo Big Bang, sarebbero poi persistiti per molto tempo, praticamente fino ad oggi, risultando a tutti gli effetti stabili.

Come i buchi neri ostacolano la formazione delle stelle?

Un buco nero può ostacolare la formazione delle stelle soprattutto tramite un effetto, quello del riscaldamento dell’area circostante causato dai gas e dai vari detriti che cadono vorticosamente all’interno di buco nero. Questo riscaldamento, che viene emanato da un disco di accrescimento caratterizzato da temperature altissime, produce l’emissione di fotoni energetici che ionizzano, riscaldandolo, il gas circostante. Affinché ci sia una formazione stellare, il gas non può avere temperature del genere in quanto deve condensarsi ad un certo livello di densità per innescare la reazione nucleare.

Buchi neri primordiali non hanno ostacolato la crescita delle prime stelle

Boyuan Liu, un ricercatore dell’Università di Cambridge e autore principale di uno studio pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, spiega la scoperta principale dello studio: i buchi neri primordiali non hanno ostacolato la crescita delle prime stelle (poi avvenuta molto tempo dopo la formazione degli stessi buchi neri primordiali).

L’effetto di “seeding” dei buchi neri primordiali

I ricercatori hanno infatti scoperto, tramite la simulazione che hanno realizzato con il supercomputer, che il riscaldamento del gas attuato dai buchi neri primordiali potrebbe essere stato annullato da un altro effetto, quello del seeding del buco nero: i buchi neri primordiali, con la loro potente attrazione gravitazionale, potrebbero aver “seminato” la formazione di varie strutture simili a degli aloni. Quest’ultimo effetto potrebbe essere stato un vantaggio per la formazione di una stella perché questi aloni potrebbero aver fatto da “impalcatura” per la fusione della materia. “Abbiamo scoperto che questi due effetti – riscaldamento e seeding del buco nero – si annullano quasi a vicenda e l’impatto finale è minimo per la formazione stellare”, spiega Liu.

Onde gravitazionali dei buchi neri primordiali possono essere intercettate?

Per capire la validità di questa teoria bisognerebbe individuare i buchi neri primordiali. Ciò potrebbe essere possibile analizzando le onde gravitazionali emanate dall’interazione dei buchi neri primordiali con le prime stelle. Fino a quando non verranno individuati i buchi neri primordiali, si useranno le simulazioni cosmologiche che oggi hanno comunque raggiunto un livello sopraffino.

Note e approfondimenti

  1. Effects of stellar-mass primordial black holes on first star formation | Monthly Notices of the Royal Astronomical Society | Oxford Academic (DOI: 10.1093/mnras/stac1472)


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