I ricercatori hanno recentemente scoperto un’affascinante relazione tra alcuni degli oggetti più grandi e più piccoli dell’universo: i buchi neri supermassicci (SMBH) e le particelle di materia oscura. Questa scoperta potrebbe risolvere il “problema del parsec finale”, un grosso ostacolo nella comprensione delle fusioni di buchi neri supermassicci.
Il problema definitivo del parsec e la materia oscura
I buchi neri supermassicci, che possono avere una massa miliardi di volte quella del Sole, si trovano solitamente al centro delle galassie. Quando si scontrano, queste galassie vedono i loro buchi neri entrare in orbita l'uno attorno all'altro e gradualmente avvicinarsi fino a fondersi. Tuttavia, le simulazioni teoriche hanno dimostrato che questa convergenza si interrompe quando i due buchi neri raggiungono una certa distanza Una distanza di circa un parsec (Circa tre anni luce).
Nel dettaglio, i modelli precedenti hanno dimostrato che quando due buchi neri supermassicci si avvicinano l’uno all’altro, la loro gravità inizia a espellere le particelle di materia oscura circostanti. Immagina due enormi vortici nell'acqua che spingono via i detriti galleggianti. Allo stesso modo, i buchi neri supermassicci espellono la materia oscura attorno a loro. L'espulsione delle particelle di materia oscura ha creato un vuoto o vuoto attorno ai buchi neri.
Questo vuoto costituiva un grosso problema. La fusione dei buchi neri dipende dalla perdita di energia attraverso l'interazione con la materia che li circonda. Quando le particelle di materia oscura vengono espulse, non rimane abbastanza materia per continuare ad assorbire l'energia del buco nero. Il risultato: rallenta il suo avvicinamento e si ferma a circa tre anni luce di distanza.
Questo fenomeno è noto come “L'ultimo problema del parsec” Pertanto, la fusione di questi oggetti è stata impedita, il che contraddice le osservazioni delle onde gravitazionali provenienti dall'universo. Si suppone infatti che queste onde gravitazionali provengano dalla fusione di milioni di paia di buchi neri supermassicci.
Nuovo modello
Per cercare di risolvere questo problema, un team di ricercatori guidati dall'astronomo Alexander Pavlov del Goddard Space Flight Center della NASA ha sviluppato un nuovo modello che offre una prospettiva diversa e più ottimistica. Concretamente, i ricercatori avanzano l’idea che le particelle di materia oscura non vengono semplicemente scagliate e disperse senza interagire. In realtà possono Interagiscono tra loro Fino a quando non rimane abbastanza denso attorno ai buchi neri.
Per semplificare, immaginiamo che le particelle di materia oscura formino una rete invisibile che, anche dopo essere stata disgregata, si riorganizza e mantiene una certa densità. Attraverso queste interazioni, le particelle di materia oscura continuano ad assorbire energia dai buchi neri supermassicci attorno ai quali orbitano, aiutandoli ad avvicinarsi l’una all’altra.
Questa nuova comprensione cambia tutto. Se le particelle di materia oscura fossero in grado di interagire efficacemente tra loro e mantenere una densità sufficiente, ci sarebbero buchi neri supermassicci Può continuare a perdere energia e alla fine fondersi. Ciò spiegherebbe perché osserviamo le onde gravitazionali provenienti da tali fusioni nell’universo.
Questo è sorprendente ricerca Non si limita a comprendere il “problema parsec definitivo”; Apre anche una finestra sulla natura della materia oscura stessa. I ricercatori hanno scoperto che l’evoluzione delle orbite dei buchi neri è molto sensibile alla microfisica della materia oscura, il che significa che possiamo utilizzare le osservazioni della fusione dei buchi neri supermassicci per comprendere meglio queste particelle.