Buco nero della galassia M87 modellato al computer usando quantità “incredibile” di ore di CPU

Credito: Ezume Images, Shutterstock

Il buco nero situato nella galassia M87, che è stato il primo buco nero fotografato direttamente dall’uomo e che si trova ad una distanza da noi di circa 55 milioni di anni luce, è un buco nero supermassiccio, situato proprio al centro della galassia. Questo buco nero, così come la maggior parte dei buchi neri supermassicci in queste condizioni, spara un cosiddetto “getto relativistico”. Si tratta di un getto di plasma che schizza via a causa del velocissimo ruotare del materiale che si trova intorno a buco nero. Il plasma del getto relativistico schizza via a velocità incredibili, paragonabili a quelle della luce, e la conferma arriva da un nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università di Goethe che hanno collaborato con un team internazionale.

Simulazioni tridimensionali

I ricercatori hanno realizzato simulazioni tridimensionali, tramite potenti supercomputer, per modellare questa complessa regione, in particolare il disco di accrescimento intorno al buco nero. Si tratta di un disco fatto di gas, plasma e altre tipologie di materiali che ruota molto velocemente intorno a buco nero stesso.
Hanno preso in considerazione vari parametri tra cui la densità del disco stesso, la sua temperatura e la presenza di campi magnetici, e poi hanno confrontato il modello computerizzato con i dati del buco nero reale trovando un ottimo livello di corrispondenza.

Quantità incredibile di ore di CPU

Secondo Alejandro Cruz-Osorio, ricercatore dell’Istituto di fisica teorica dell’Università di Goethe, il modello creato al computer “si abbina sorprendentemente bene con le osservazioni negli spettri radio, ottici e infrarossi”, una cosa che infonde fiducia anche per gli studi futuri che dovranno contare solo su modelli.
In questo caso i ricercatori hanno usato una quantità definita come “incredibile” nel comunicato dell’università tedesca di ore di CPU per effettuare la simulazione (all’incirca 1 milione). La stessa simulazione ha dovuto risolvere, pressoché contemporaneamente, le equazioni presenti nella teoria della relatività generale di Einstein, quelle dell’elettromagnetismo e quelle della fluidodinamica.

Buco nero “altamente rotante”

Il modello mostra anche come potrebbe funzionare il getto relativistico del buco nero. Nel modello il buco nero è “altamente rotante”, come lo definisce Cruz-Osorio, mentre il plasma del getto è “fortemente magnetizzato”. La lunghezza del getto dovrebbe essere di diverse migliaia di anni luce.
La galassia Messier 87 (M87) è considerata come una galassia gigante. È caratterizzata dalla presenza di 12.000 ammassi globulari (molto di più di 200 nella nostra galassia) mentre il buco nero al centro ha una massa enorme, calcolata in più di 6 miliardi di masse solari.

Note e approfondimenti

  1. State-of-the-art energetic and morphological modelling of the launching site of the M87 jet | Nature Astronomy (IA) (DOI: 10.1038/s41550-021-01506-w)

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