Un buco nero può divorare un’intera stella di neutroni in un secondo

Credito: Dana Berry/NASA, Wikimedia Commons, pubblico dominio

Da quando sono state intercettate le onde gravitazionali tramite gli interferometri come il Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) notevoli progressi sono stati fatti nella comprensione dei sistemi binari fatti da un buco nero e da una stella di neutroni. Si ritiene che questi sistemi binari siano relativamente diffusi nel cosmo.

Sistema binario fatto da un buco nero e da una stella di neutroni

Un sistema binario fatto da un buco nero e da una stella di neutroni è uno dei più interessanti perché può innescare una delle più potenti emissioni di onde gravitazionali conosciute. Un team di ricercatori, come spiega Universe Today, ha realizzato un nuovo modello computerizzato, sulla base di numerosi dati raccolti nel corso degli ultimi anni, che porta alla luce il processo completo che c’è dietro ad una collisione del genere.

Un supercomputer per realizzare la simulazione

Il team di ricerca, guidato da uno scienziato dell’Istituto Yukawa per la Fisica Teorica (YITP) dell’Università di Kyoto, Kota Hayashi, ha preso in considerazione due scenari di sistemi binari. Uno con un buco nero da 5,4 masse solari e con una stella di neutroni da 1,35 masse solari e l’altro con un buco nero da 8,1 masse solari e con una stella di neutroni di 1,35 masse solari. Per simulare il processo di fusione, compresi gli effetti delle potentissime forze di marea che un buco nero imprime, nel corso della fusione, alla stella di neutroni compagna, i ricercatori hanno usato il supercomputer Sakura del Max Planck Institute for Gravitational Physics (MPIGP) a Postdam.

Processo di fusione avviene in 1-2 secondi

I ricercatori hanno scoperto che il processo di fusione, nella sua interezza, avviene in 1-2 secondi. Anche se può sembrare un lasso di tempo molto breve, spiegano i ricercatori, in realtà accadono tante cose. All’inizio le orbite degli oggetti iniziano ad alterarsi pesantemente, poi cominciano ad agire le forze di marea del buco nero che provocano espulsione di materia dalla stella di neutroni e quindi si forma un disco di accrescimento intorno al buco nero (fatto della materia della stessa stella di neutroni).

Getto relativistico

Oltre al disco di accrescimento si crea una sorta di “getto relativistico”, materiale che “rimbalza” a causa della forte velocità di rotazione e che riesce a scampare all’intensa forza gravitazionale del buco nero. E probabilmente sono proprio questi getti l’origine dei forti lampi di raggi gamma che provengono da queste fusioni e che restano ad oggi ancora molto misteriosi. Le simulazioni, inoltre, suggerivano che il getto in uscita probabilmente arriva a sinterizzare vari elementi pesanti tra cui il platino e l’oro.

80% della stella di neutroni smembrato nei prim millisecondi h2>
L’80% della stella di neutroni, in ogni caso, viene smembrato nei primissimi millisecondi, materia che viene subito incorporata nel buco nero. In altri 10 millisecondi si forma il getto di materia che schizza via e il disco di accrescimento. Nel tempo rimanente (1-2 secondi) si completa la fusione con il disco di accrescimento che cade definitivamente nel buco nero e scompare. La “caduta” del disco di accrescimento nel buco nero provoca un ulteriore getto concentrato di radiazione elettromagnetica che viene emanato dai poli simile a quello che si può vedere nei nuclei galattici attivi.

Video

Articoli correlati


Condividi questo articolo


Dati articolo