Il moto dei buchi neri massicci Gli studi analitici e le simulazioni al computer possono essere combinati per esaminare le dinamiche delle stelle vicine a buchi neri massicci (MBH, massive black hole). Energia © Shutterstock Le principali aree astrofisiche, cosmologiche e relative alla fisica di base della ricerca attuale includono la crescita e l’evoluzione di MBH singoli e binari e i loro collegamenti con l’evoluzione della galassia ospite; il tasso di fornitura delle stelle singole e binarie al buco nero e il loro riscaldamento, distruzione, dispersione, cattura o espulsione dovuti alle forze mareali; il tasso e le modalità dell’emissione di onde gravitazionali dagli oggetti compatti catturati e dalle fusioni di MBH binari; e la comparsa di popolazioni stellari insolite attorno agli MBH. Il progetto FDP-MBH (Fundamental dynamical processes near massive black holes in galactic nuclei) ha usato sia gli studi analitici che le simulazioni al computer per studiare tutti questi problemi. Il team ha compiuto quattro importanti scoperte. La modalità di randomizzazione più lenta per tali sistemi, con rilassamento a due corpi, si è rivelata essere un processo di diffusione anomalo, dove forti eventi “improbabili” di dispersione non sono in effetti così rari. Gli effetti a lungo termine di questo processo implicano che i nuclei galattici che si evolvono passivamente con buchi neri di massa inferiore dovrebbero essere rilassati dal punto di vista dinamico. Una nuova modalità di segregazione di massa (la tendenza delle stelle più massicce di sprofondare verso il centro), chiamata segregazione di massa forte, è stata identificata. Qui, le stelle massicce tendono a concentrarsi molto nettamente al centro, vicino all’MBH. Questo aumenta i tassi delle forti interazioni delle stelle con l’MBH. Una forma veloce “insolita” del rilassamento del momento angolare, il rilassamento risonante, sembra dominare quasi tutti gli aspetti dell’evoluzione nell’ambiente vicino agli MBH nei nuclei galattici. In particolare, esso influisce molto sulle dinamiche dei piccoli oggetti compatti che cadono negli MBH ed emettono onde gravitazionali, attraverso il fenomeno appena scoperto e ancora non del tutto compreso della barriera di Schwarzschild. Il rilassamento risonante interferirà anche con i tentativi di verificare le previsioni di base della relatività generale effettuate usando le orbite delle stelle attorno all’MBH galattico, e interesserà le dinamiche dell’insolita popolazione di giovani stelle che si vedono orbitare attorno ad esso. Forti effetti dei momenti di forza stellari risonanti sono stati trovati sui dischi di accrescimento che alimentano gli MBH. Questi possono fortemente influenzare la geometria, le proprietà e la variabilità dei dischi di accrescimento, e in tal modo interessare l’evoluzione cosmica sia della massa che dello spin degli MBH. Parole chiave Buchi neri massicci, stelle, FDP-MBH, nuclei galattici, rilassamento risonante
