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Mega ciao!

Scusate l’assenza, ma la sessione esami è entrata nel vivo…Se non ricordo male vi avevo promesso di parlare dei metodi di formazione dei buchi neri supermassicci. Direi quindi di partire da una delle ipotesi più lanciate: il collasso di stelle di Popolazione III.

Le stelle di Pop III sono le primissime stelle formate nell’Universo, ad un redshift compreso tra 20 e 30, cioè tra 99 milioni (z=30) e meno di 200 milioni (z=20) di anni dopo il Big Bang. Queste stelle sono nate dal collasso di nubi di gas primordiale, che erano composte esclusivamente da idrogeno ed elio. C’era anche una piccola percentuale di litio, ma era talmente bassa da poter essere completamente trascurata. In una nube del genere mancano i metalli, che per noi astronomi sono tutti gli elementi più pesanti di idrogeno ed elio (lo so, siamo strani), e non troviamo traccia di polvere. Metalli e polvere sono importanti all’epoca attuale per il processo di frammentazione delle nubi molecolari, con cui da una singola nebulosa si formano più stelle. Senza questi componenti il raffreddamento all’interno della nube non è efficiente. Questo si traduce in una minore frammentazione e nella formazione di stelle più massicce. Queste possono poi accrescere la loro massa dal mezzo circostante. La loro evoluzione è molto più rapida rispetto a quella delle stellee all’epoca attuale: in un paio di milioni di anni esauriscono tutto il loro carburante e collassano in buchi neri massicci. I buchi neri accrescono poi la loro massa dal materiale esterno o tramite processi di fusione con altri buchi neri, diventando supermassicci.

A presto!

Sara

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 40

Vi avevo chiesto come si formano i buchi neri supermassicci. La risposta corretta è: non si sa. Infatti ci sono molte teorie, alcune più esotiche altre meno, che cercano di spiegare la formazione di questi giganti spaziali, ma non sappiamo ancora quale scenario sia quello corretto. Qual è il problema?

Ce ne sono diversi. Innanzitutto nell’Universo non esistono stelle di milioni o miliardi di masse solari che possano collassare direttamente in un buco nero supermassiccio. In secondo luogo, come se la grande massa non fosse un problema sufficiente, risulta molto difficile spiegare la presenza di buchi neri di 12 miliardi di masse solari quando l’Universo non aveva ancora un miliardo di anni. Com’è possibile riuscire a raggiungere masse così grandi in così poco tempo?

Sono stati proposti diversi scenari:

– il collasso di stelle di popolazione III;

– il collasso diretto di una nube di gas;

– la fusione di oggetti meno massicci;

– formazione di stelle supermassicce;

– buchi neri primordiali;

– stelle sostenute dalla materia oscura;

– materia oscura non collisionale.

Cosa prevedono questi modelli?

Lo scopriremo nelle prossime puntate.

A presto!

Sara

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 39

Il gioco era un vero o falso. L’affermazione era: Esistevano già buchi neri supermassicci con una massa superiore a un miliardo di masse solari quando l’Universo non aveva ancora un miliardo di anni. La risposta corretta è: VERO. Infatti sono stati scoperti dei quasar ad alto redshift contenenti buchi neri con masse estremamente elevate. Ma cos’è un quasar?

Un quasar è un nucleo galattico attivo contenente un buco nero supermassiccio in accrescimento. Il buco nero è circondato da un disco di accrescimento, composto da materia che sta spiraleggiando verso l’oggetto compatto, che nelle sue regioni interne raggiunge temperature elevatissime ed emette nei raggi X. Questo disco è circondato dalla regione delle righe allargate, situata a circa 3.26 anni luce di distanza dal buco nero, a sua volta circondata da un toro di polvere. Lungo l’asse di rotazione del buco nero possiamo trovare dei getti di materia che vengono sparati nello spazio e, ad alto redshift, possono raggiungere dimensioni di milioni di anni luce. Infine, attorno ai getti troviamo una regione a bassa densità, dove si formano le righe proibite, che arriva a qualche migliaio di anni luce di distanza dal buco nero.

Nel 2015, Wu e i suoi collaboratori hanno scoperto un quasar a redshift 6.3 contenente un buco nero supermassiccio con una massa di 12 miliardi di masse solari. Cosa significa?

Possiamo usare il redshift, cioè lo spostamento verso il rosso delle righe spettrali, per determinare l’età dell’Universo quando i fotoni del quasar hanno iniziato il loro viaggio nello spazio per arrivare al nostro telescopio. Essere a redshift z=6.3 significa che l’Universo aveva poco più di 873 milioni di anni. Questo è solo uno dei tanti quasar scoperti ad alto redshift. La domanda è: com’è possibile che nell’Universo giovane esistessero già buchi neri con masse così elevate?

A presto!

Sara

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 38

Vi avevo chiesto cosa succede ad una galassia che passa attraverso un ammasso di galassie. La risposta corretta è: perde una parte della sua materia. Infatti non è detto che si fonda con la galassia più grande che trova. Il merging avviene solo se le due galassie passano abbastanza vicino l’una all’altra. In un ammasso, tra una galassia e l’altra, troviamo gas intergalattico a bassa densità (n < 0.01 cm^-3) e a temperatura compresa tra 10 e 100 milioni di gradi Kelvin. Kelvin? La temperatura non si misurava in gradi centigradi?

Certo! Però in astronomia si preferisce usare i gradi Kelvin. Cosa sono?

La scala Kelvin è quella che determina la temperatura assoluta, in cui 0 K corrispondono alla temperatura più bassa mai registrata, che equivale a -273.15°C.

Tornando al nostro problema il gas caldo presente in un ammasso di galassie può esercitare abbastanza pressione sulla galassia di passaggio da rimuovere parte del suo mezzo interstellare. Nell’immagine qui sotto potete vedere ESO 137-001, una galassia a spirale che sta attraversando l’ammasso di galassie Abell 3627 lasciandosi dietro delle scie blu di gas.

A presto!

Sara

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 37

Vi avevo chiesto se una stella che passa vicino al centro galattico possa raggiungere la velocità di fuga necessaria per abbandonare la Via Lattea. La risposta corretta è SI! Queste stelle vengono chiamate stelle iperveloci e hanno velocità che possono superare i 1000 km/s. Come si raggiungono velocità così elevate?

Sono stati proposti diversi meccanismi:

– Il meccanismo di Hill, in cui un sistema binario composto da due stelle passa nei pressi del buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia. L’interazione gravitazionale rompe il sistema binario, che espelle una delle due stelle a velocità di circa 1000 km/s.

– Se al centro della nostra galassia c’è un sistema binario composto da due buchi neri massicci. In questo caso la stella, se non viene catturata, viene accelerata a velocità che possono superare quella di fuga dalla galassia.

– Nel caso in cui un ammasso stellare cada verso il buco nero viene distrutto, quindi le sue stelle non sono più legate gravitazionalmente l’una all’altra e possono essere accelerate dall’interazione gravitazionale con l’oggetto compatto.

Questi sono solo alcuni dei metodi per produrre stelle iperveloci. Altri prevedono incontri ravvicinati di stelle in sistemi stellari densi o l’espulsione da parte di un sistema binario a seguito dell’esplosione di una delle due stelle in supernova. Altri meccanismi sono ancora più complicati. Le stelle iperveloci sono comunque molto interessanti perchè possono darci informazioni fondamentali per capire la dinamica della nostra galassia.

A presto!

Sara

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 35

Vi avevo chiesto cosa possiamo usare per stimare la massa di una galassia. La risposta corretta è: gli ammassi globulari. Questi oggetti sono composti da centinaia di migliaia di stelle, legate insieme dalla forza di gravità, e si possono trovare nelle regioni centrali e nell’alone della propria galassia. In particolare, gli ammassi globulari presenti nell’alone arrivano a grandi distanze dal centro galattico, quindi sono l’ideale per tracciare il potenziale gravitazionale della galassia ospite. Lo studio di questi oggetti permette quindi di stimare la massa totale della galassia, che non è uguale alla massa della materia luminosa. Sappiamo infatti che in una galassia è presente anche un alone di materia oscura, cioè di materia che non vediamo, non sappiamo esattamente cosa sia ma interagisce gravitazionalmente con il resto delle stelle e del gas presenti. Come possiamo usare gli ammassi globulari per calcolare la massa di una galassia?

Ci sono due metodi:

a- studiare la distribuzione degli ammassi, cioè come sono distribuiti all’interno della galassia, e interpolarla con dei modelli per dedurre la quantità di materia oscura;

b- con la spettroscopia. Come si fa? Prendiamo il Very Large Telescope e lo puntiamo sulla galassia che ci interessa. Attraverso le immagini otteniamo le posizioni degli ammassi globulari presenti. A questo punto programmiamo un’altra osservazione, ma questa volta utilizzando il suo spettroscopio dopo aver creato una maschera con fenditure multiple in corrispondenza delle posizioni degli ammassi. In questo modo con una singola osservazione riusciamo ad ottenere gli spettri di molti ammassi. Che informazioni si ottengono da uno spettro? La velocità degli ammassi, redshift e blueshift, che ci dicono se l’ammasso si sta allontanando o avvicinando a noi. Studiando la velocità media in funzione del raggio si riesce a capire dove arriva l’alone di materia oscura.

A presto!

Sara

Mega ciao!

SOLUZIONE ASTROQUIZ 34

Vi avevo chiesto se sia possibile trovare dei pianeti orbitanti attorno alle pulsar. La risposta corretta è: SI. Infatti i primi tre esopianeti scoperti orbitavano proprio attorno ad una di queste stelle compatte. Le pulsar sono il risultato della morte di una stella dalle 8 alle 25/30 masse solari. Alla fine della loro vita, queste stelle massicce espellono gli strati esterni del loro inviluppo in modo esplosivo, in quella che viene chiamata esplosione in supernova. Il nucleo composto da ferro e nichel si contrae su sè stesso e diventa una stella di neutroni (o una pulsar). Gli esopianeti scoperti attorno a questi oggetti si sono probabilmente formati dai detriti lasciati dall’esplosione. Possono ospitare la vita?

Nonostante siano pianeti rocciosi è molto improbabile. Infatti le condizioni attorno ad una pulsar non sono esattamente l’ideale per lo sviluppo della vita come la conosciamo sulla Terra.

A presto!

Sara