Lb-1 grosso, nero e sbagliato

Ha una massa 70 volte maggiore quella del nostro Sole, è situato a circa 15 mila anni luce dalla Terra… e non dovrebbe esistere. E’ un errore, della natura, ovviamente.

Stiamo parlando di un mostro cosmico spettacolare, un buco nero stellare (tecnicamente stelle massicce che collassano sotto la loro stessa gravità) dal peso record. Una sorta di eccezione, o meglio una rivoluzione delle nostre teorie riguardanti questi corpi celesti. Infatti secondo i “nostri calcoli” Lb-1 semplicemente non dovrebbe esistere (eppure è enormemente li!).

La nostra sola Via Lattea dovrebbe (sempre secondo i modelli che stiamo, in parte, mettendo in discussione con la scoperta di Lb-1) contenere 100.000.000 di buchi neri con una massa massima di una ventina di volte quella del nostro sole.

Un gruppo di ricercatori dell’Osservatorio astronomico nazionale cinese ha invece notato Lb-1… ed è nella nostra galassia! Secondo i nostri modelli solitamente una stella a fine vita espelle gran parte della sua massa come parte dei potenti venti stellari. Quello che rimane indietro e che eventualmente collassa in un buco nero non potrebbe essere quindi così massiccio come Lb-1… E non di poco: il mostro nero in questione è circa il doppio del massimo teorico che ci aspettavamo di trovare. Ora si che ci deve (lui, ovviamente) delle spiegazioni!

La scoperta, inoltre, è di per se sconcertante: buchi neri di enormi dimensioni esistono anche nella nostra galassia! (no, non ci stanno per fagocitare) Cosa fin’ora non scontata (e che, divago, assieme alla conferma delle onde gravitazionali -che per essere generate in entità da noi individuabile devono aver richiesto il collasso di buchi neri ben più grandi di quelli che sappiamo teorizzare- contribuirà a farci capire passato, presente e futuro del nostro universo). Finora, inoltre, buchi nero stellari (che non emettono, ovviamente, luce) potevano essere scoperti solo mediante l’emissione a raggi X dei gas che fagocitavano, tipicamente cannibalizzando qualche stella compagna.

Non tutti i buchi neri però sono così impegnati a banchettare (e quindi ad emettere raggi X che li rendono visibili dai nostri “occhi”) anzi, la stragrande maggioranza dei buchi neri stellari rimane nascosta e taciturna. Il team di ricerca, per superare questo “problemino” si è affidato ad una tecnica assolutamente diversa: Lamost è un telescopio spettroscopico a fibre ottiche in grado di osservare stelle in orbita intorno a un oggetto invisibile, semplicemente attirate dalla sua gravità. L’unico aspetto che un buco nero non sa nascondere. La tecnica usata ha una percentuale di successo molto ristretta, solo una stella su un milione può essere tipicamente scovata nella sua orbita intorno a un buco nero. Nella scoperta di Lb-1 c’è stata anche una bella dose di “fortuna” (serendipity, magari).

Dopo Lamost gli altri grandi telescopi mondiali sono stati puntati sulla stalla in questione: una stella otto volte più pesante del Sole in orbita attorno a “qualcosa” … la massa stimata di questo “qualcosa” è appunto 70 volte quella del nostro Sole.

Ecco a voi Lb-1, sufficientemente grossa da mettere in crisi il nostro ego.

WU

Si bemolle, la nota dell’universo

La nota più profonda mai registrata nell’Universo: Si bemolle, costante. Le sirene che la emettono sono … semplicemente dei buchi neri.

Prendiamo ad esempio quello che si trova all’interno della costellazione del Perseo, 250.000.000 di anni luce da noi. La sirena è stata guardata per un po’ da Chandra (telescopio a raggi X della NASA) che si è accorto di una specie di “increspatura” nella nube di gas che circonda il buco.

A tali increspature è associata una vibrazione acustica che ha percorso tutti gli anni luce per arrivare fino alle nostre “orecchie”. Il SI è già di per se una nota bassa, bemolle è mezzo tono ancora più bassa: inascoltabile. 57 ottave più bassa di un tipico DO (un pianoforte ne contiene a mala pena 7…). Praticamente la nota più bassa mai “ascoltata” ed almeno un milione di miliardi di volte più bassa di quello che le nostre orecchie possano ascoltare.

Il profondissimo si bemolle è il vagito che ascoltiamo del gas fagocitato (in un prodigioso ammasso di luce e calore) dal buco nero. E quello di Perseo non l’unico… anzi, un po’ tutti quelli attivi che si fanno ascoltare emettono tale nota.

A parte l’aspetto musicale, queste onde sonore sono un valido strumento a capire l’evoluzione delle grandi strutture del cosmo. Perché, ci chiediamo da anni, c’è così tanto gas caldo nelle galassie e così poco gas freddo?

I gas caldi, che si mischiano con i raggi X, dovrebbero piuttosto raffreddarsi considerando l’energia dispersa dai raggi X. I gas più densi, inoltre, sono quelli più vicini ai nuclei galattici (tipicamente buchi neri) e sono anche dove l’emissione di raggi X è maggiore; ci si aspetterebbe quindi che tali gas si raffreddino più velocemente. Se così fosse il raffreddamento causerebbe anche un calo della pressione in tali gas facendoli sprofondare verso i buchi neri ed accelerando la formazione stellare.

Tutto questo non accade, o almeno non al rateo che vorremmo. Vi è scarsa evidenza di questo raffreddamento dei gas e quindi di formazione stellare in base a questo modello. Nessun modello teorico sviluppato è stato finora pienamente soddisfacente ne supportato da osservazioni (ottiche o audio, è il caso di dire), a meno di non considerare anche la nota dell’universo.

Per capire come un si bemolle possa aiutarci torniamo un attimo a Perseo. Chandra ci ha fatto “vedere” sue super-bolle al centro della costellazione che si estendono dal centro del buco nero verso la periferia della galassia. In tali cavità sembra vi sia qualcosa che in qualche modo “respinge” il gas della galassia rendendole quindi “vuote”.

Vi sono quindi dei flussi “antri intrusione” che contrastano la voglia del buco nero di fagocitare qualunque cosa. Per generare tali cavità serve evidentemente una grande quantità di energia che potrebbe… essere trasportata da un si bemolle. Le onde acustiche potrebbero effettivamente essere le artefici di queste cavità dissipando nei gas galattici energia che li manterrebbe caldi prevenendo un flusso di raffreddamento durante il loro destino verso il buco nero.

Ma se fosse veramente così significherebbe che la nota delle onde acustiche sarebbe costante per tutta l’estensione delle cavità, qualcosa come 2.5 miliardi di anni! Le onde acustiche, propagandosi dal buco nero verso l’esterno, potrebbero essere (la parla fine non è ancora stata messa) alla base del meccanismo che limita la formazione stellare e l’accrescimento sfrenato di materia da parte dei buchi neri in un modello “a gas freddo”.

Perseo è semplicemente la costellazione più brillante osservata da CHANDRA, ma guardando meglio anche in altre galassie alla ricerca di gas caldi, la conformazione “a due cavità” sembra ripetersi ed anche l’ascolto del Si bemolle, profondo e costante, si ripete.

Quando si dice “ascoltare l’universo”.

WU

PS. Curioso e sommario come si conviene.

FRB 150807

Ci sono cose che durano molto e che hanno una intensità relativamente bassa (e.g. campagne di aiuti umanitari), poi ci sono cose che durano parecchio ed hanno un’intensità relativamente alta (e.g. campagne elettorali), poi ci sono cose che durano poco con un’intensità bassa (e.g. le mie polemiche quotidiane) ed infine cose che durano poco con una intensità molto alta (e.g. Fast Radio Bursts).

Consentendomi di aver usato poco e molto su scale nettamente diverse e di aver mischiato intensità e risonanza… concentriamoci un attimo sull’ultimo caso.

Allora, ogni giorno il cielo (si, intendo il cosmo) è solcato da migliaia di segnali radio con tre caratteristiche fondamentali: misteriosi, brevissimi, molto energetici. Tutta l’energia di prodotta in un giorno dal sole impacchettata in pochissimi millisecondi.

Ovviamente, di solito non ce la facciamo a beccare uno di questi raggi, anche perché non sappiamo bene da dove ne quando (… ed il se vien da solo) un FRB apparirà.

La maggior parte di essi si presenta in una sola raffica, senza successivi, ulteriori lampeggiamenti. Da quando è stato scoperto questo fenomeno, nel 2007, sono stati individuati 18 FRB, quasi tutti grazie a telescopi che osservano vaste aree del cielo, ma con una risoluzione limitata, rendendo difficile individuare l’esatta posizione del lampo.

Ovviamente le teorie sull’origine di questi FRB si sprecano:

theories include such dramatic possibilities as colliding neutron stars or neutron stars being eaten by black holes

Un po’ di serendipity ha portato un gruppo di ricerca del CalTech a localizzare molto accuratamente l’origine di FRB 150807, il lampo radio più energetico osservato ad oggi. Mica male!

La botta di “fortuna” è stata dovuta al fatto che il gruppo stata osservando una pulsar sulla stessa linea di vista del FRB e, benché questo avesse un’origine un milione di volte più lontana dalla pulsar, ad un certo punto i campi magnetici della pulsar e del FRB sembravano uguali. A dimostrazione della natura molto energetica del fenomeno.

Ma c’è di più. I segnali radio, proprio come la luce, sono distorti da ciò che attraversano. E FRB 150807 è stato solo debolmente distorto nel suo lungo viaggio (almeno un miliardo di anni luce da noi!), a dimostrazione del fatto che l’origine di questi FRB non è in regioni ad alta densità con forti campi magnetici e che il mezzo intergalattico in quella direzione, ovvero verso la galassia VHS7, non è fonte di particolari turbolenze.

Beh, aver dedotto tutto ciò da qualcosa di brevissimo, inatteso e che non si ripeterà mai più mi pare un ottimo risultato!

WU

PS. No, non credo centrino gli alieni.

Black hole information

How to say… I’m a profane studious of anything that catches my attention (… and actually is not that difficult, at least for a short time over the weekend…). I already said here some bullshit about gravitational waves. Their experimental discovery made some rumours a few months ago (and now some of the players are smelling Nobel), but the game is not at an end.

The deeper question about gravitational waves is related to their capacity of storing or not the information (ah, you know that it is another of my seeds?), thus “solving” the information paradox that torture (theoretical) cosmologist, the serious ones.

Conventional view of black holes says that their gravity is so strong that nothing can escape, not even light (someone said black?). The limit, the border past which no return is possible is the so called “event horizon”.

But this is not sufficient… This view, indeed, suggests, that all information contained in whatever crosses the event horizon is destroyed. Simply destroyed, but … quantum physics is not that happy about that. At subatomic level, indeed, all that we know is that information can never be destroyed.

So?!?!

So we can play with the “black hole information paradox”.

Steven Hawking and friends proposed a possible answer to this enigma: gravitational waves can store the memory of the information contained in the matter fell down into the hole. This means that black holes store zero-energy forms of electromagnetic and gravitational radiation and the information is released as black holes evaporate.

It is like to say that the black holes actually are not “holes”, they are “simply” regions where matter, time and energy are stored and behave in a way completely different from our common and uncommon point of view.

WU

PS. The video below explains the back hole information paradox very well (clear even for a dummy like me).