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Gli astronomi affermano che i misteriosi raggi gamma possono provenire da buchi neri dormienti

La luce e le particelle più energetiche dell’universo sono sempre un mistero: non sappiamo da dove provengano.

Certo, possiamo rintracciarne alcuni; Ma ci sono più radiazioni gamma e neutrini Scorrono attraverso l’universo di quanto possiamo spiegare. Molto di piu. E gli astronomi hanno appena trovato una spiegazione per alcuni di loro: quasi inerti buchi neri.

Questo, dicono, potrebbe spiegare l’aumento dei raggi gamma “morbidi” nell’universo senza fare affidamento su elettroni freddi (non termici) – che è sempre stata una spiegazione problematica, perché gli elettroni diventano termici su scale temporali ritenute troppo brevi per generare particelle ad alta energia.

I raggi gamma e i neutrini non sono esattamente rari. La radiazione gamma è la forma di luce più energetica dell’universo ed è stata rilevata a energie estremamente elevate: la gamma TeV.

I neutrini, o particelle fantasma, sono particelle quasi prive di massa che fluiscono attraverso l’universo, interagendo a malapena con qualsiasi cosa. Anche questi li rileviamo alle alte energie.

Per ottenere queste energie, i fotoni e le particelle al loro interno richiedono un acceleratore cosmico. Questi devono essere oggetti ad alta energia, come un residuo di supernova, o un buco nero che divora attivamente materiale.

Ma anche una volta che teniamo conto di queste fonti ad alta energia, abbiamo ancora un eccesso di raggi gamma a energie “morbide” più basse, così come un eccesso di neutrini, che è difficile da spiegare.

Secondo un team di ricercatori guidato dall’astronomo Shigeo Kimura della Tohoku University in Giappone, l’eccesso potrebbe provenire da una fonte inaspettata: buchi neri supermassicci che sono quasi, ma non del tutto, ma non completamente attivi.

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Quando un buco nero supermassiccio si attiva, è circondato da un enorme disco di polvere e gas che lentamente entra nel buco nero. Le enormi forze nello spazio attorno al buco nero riscaldano il materiale nel disco in modo che si accenda attraverso una gamma di lunghezze d’onda elettromagnetiche, inclusa la radiazione gamma.

Inoltre, del materiale viene trascinato attorno all’esterno del buco nero lungo le sue linee di campo magnetico, che funge da acceleratore verso i poli, dove viene rilasciato nello spazio a una grande proporzione della velocità della luce.

Si pensa che ogni galassia abbia un buco nero supermassiccio al centro, ma non tutte sono attive. Il buco nero supermassiccio della nostra galassia, ad esempio, è molto nuvoloso.

Secondo Kimura e il suo team, un eccesso di raggi gamma nella gamma di energia inferiore – megaelettronvolt anziché gigaelettronvolt o teraelettronvolt – può essere prodotto da buchi neri supermassicci che si accumulano a un livello così basso da essere troppo deboli per i nostri telescopi qui sulla Terra.

Il team ha fatto i calcoli e ha capito come avrebbe funzionato. Sebbene ci sia meno materiale in orbita attorno a questi buchi neri inattivi, ce n’è ancora e si sta ancora riscaldando.

In effetti, questo plasma caldo può raggiungere miliardi di gradi – abbastanza caldo da generare radiazioni gamma nei megaelettronvolt, o quelli che chiamiamo raggi gamma “morbidi”.

All’interno di questo plasma, i protoni possono essere accelerati a velocità elevate. Quando questi protoni ad alta energia interagiscono con la radiazione e la materia, possono generare neutrini, spiegando così anche l’ondata di neutrini. E ci sono abbastanza buchi neri supermassicci nell’universo per spiegare almeno una grande percentuale di questi segnali extra.

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Finora, è solo un’ipotesi, ma la matematica si sta avverando. Armati di queste informazioni, gli astronomi dovrebbero avere un’idea migliore di cosa cercare nelle osservazioni future e l’inspiegabile mistero dei raggi gamma sarà molto più vicino a essere risolto.

La ricerca è stata pubblicata in Connessioni con la natura.