mercoledì 28 marzo 2018

I buchi neri supermassicci osservati per la prima volta nella prima epoca di formazione di stelle e galassie indicano che i buchi neri si formano per primi e guidano la successiva accrescimento e strutturazione di stelle e galassie

Tramite:
 Resonance Science Foundation 

Di: William Brown e Amira Val Baker; Ricercatori RSF
Per decenni il fisico Nassim Haramein ha esposto un'idea controverso in astrofisica - che le strutture dalle particelle elementari alle galassie e lo stesso universo sono il risultato di geometrie dello spazio-tempo infinitamente curve, popolarmente conosciute come buchi neri. In sostanza, ciò significa che tutte le cose che pensiamo come materiali, gli oggetti fisici in effetti appaiono sostanziali a causa della geometria e della coppia dello spaziotempo in queste regioni. Come lo hanno affermato Charles Misner e John Wheeler:

Non c'è nulla al mondo tranne lo spazio vuoto curvo. Materia, carica,elettromagnetismo e altri campi sono solo manifestazioni della flessione dello spazio. La fisica è geometria --- fisica classica come geometria
La teoria di Haramein è contraria al modello convenzionale di formazione del buco galattico, stellare e del nero. Cerca qualsiasi fonte e invariabilmente descriverà come si formano i buchi neri dal collasso del nucleo di stelle massicce (più di 20 masse solari). In breve, il modello convenzionale afferma che una volta che una stella massiccia ha raggiunto il suo limite per la continua fusione termonucleare --- che anche per le stelle più massicce si ferma sull'elemento ferro --- allora non c'è più energia sufficiente che si irradia verso l'esterno per contro- bilancia la forza gravitazionale interna della stella.
Per inciso, c'è un'altra crisi in astrofisica in quanto è diventato chiaro che il modello convenzionale non può spiegare da dove provengono gli elementi più pesanti del ferro: si supponeva che tutti gli elementi più pesanti del ferro si formassero durante l'esplosione della supernova risultante dal crollo del nucleo le stelle massicce, ma i calcoli hanno dimostrato che questo non è uno scenario percorribile. È interessante notare che i buchi neri (in particolare i buchi neri primordiali - non risultanti dal collasso gravitazionale stellare) sono stati ora implicati nella formazione di elementi più pesanti del ferro (vedi notizie scientifiche di RSF piccoli buchi primordiali neri implicati nella formazione di elementi pesanti ).
Ritornando ai processi terminali "termina" la vita della nostra stella massiccia, una volta che la pressione radiativa esterna è scomparsa, la stella inizia a collassare. Se la stella supera il limite Tolman-Oppenheimer-Volkoff (limite TOV), la sua massa sarà così grande che il nucleo collasserà in un punto di spazio-tempo infinitamente curvo, mentre gli strati esterni della stella si comprimono in un termonucleare finale evento di fusione che rilascia l'equivalente energetico di miliardi di stelle, noto come supernova. La supernova invia onde d'urto di plasma e "materiale stellare" che può innescare la condensazione gravitazionale nelle nebulose, generare più stelle, mentre il nucleo che è collassato a una singolarità è mascherato dietro un confine simile alla luce noto come orizzonte degli eventi.

Singolarità e ponti Einstein-Rosen

Questo è il modello convenzionale in poche parole --- i buchi neri, le stelle di neutroni e le nane bianche sono i cadaveri delle stelle morte.
Ci sono numerosi problemi con questa teoria, ma nessuno è stato forse tanto inquietante per gli astrofisici quanto la recente osservazione dei buchi neri supermassicci che risiedono ai margini dell'universo visibile (la scoperta di un antico buco nero supermassiccio è la teoria convenzionale di stelle e galassie che si sta ribaltando Formazione ), e quindi sono alcune delle strutture più antiche dell'universo. Questo è un problema, perché se i buchi neri sono formati dal collasso stellare, allora come possono essere presenti i buchi neri supermassicci quando le prime stelle stavano appena iniziando a formarsi? Osservando il modello di Haramein, la risposta è semplice --- i buchi neri si formano prima, durante le prime epoche dell'universo quando le densità energetiche erano estremamente grandi, e quindi agiscono come i centri nucleanti che guidano la formazione di stelle e galassie.
L'idea può sembrare notevole, ma guardando i modelli standard di cosmologia è noto che immediatamente dopo il cosiddetto Big Bang le densità di energia saranno così grandi che i buchi neri saranno prodotti in grandi quantità. Inoltre, i calcoli mostrano che la dimensione del buco nero è determinata dall'evoluzione temporale successiva al Big Bang, vale a dire che i buchi neri più piccoli di una massa stellare potrebbero essersi formati negli stadi più antichi, noti come buchi neri primordiali ( PBHs). Quindi, in un momento di Planck dopo il Big Bang, che è ~ 10 -43 s, si formerebbero buchi neri della massa di Planck (~ 10 -5 g) (vedi Bernard Carr, i buchi neri quantistici come collegamento tra microfisica e macrofisica , 2017).
Haramein ha utilizzato questi buchi neri di dimensioni di Planck, indicati come oscilloscopi sferici di Planck nel suo libro Gravità quantica e massa olografica , per calcolare la massa esatta di oggetti dalle particelle elementari alle stelle e ai buchi neri astronomici usando quanti spaziotempo, scoprendo una scala- soluzione gravitazionale quantistica invariante.
A un secondo dal Big Bang, si sarebbero formati PBH di migliaia di masse solari. Di conseguenza, nell'intervallo tra il secondo di Planck e 1 secondo, si sarebbe formata un'enorme quantità di masse di buco nero. Si noti che si ritiene comunemente che i buchi neri di dimensioni protoniche o più piccoli (~ 10 15 g), quasi immediatamente "evaporano" a causa della radiazione di Hawking, tuttavia ci sono buone ragioni per credere che la radiazione di Hawking non sia un processo puramente evaporativo, ma in effetti le fluttuazioni di massa quantica attorno all'orizzonte degli eventi possono alimentare i buchi neri, mantenendo la loro massa costante o addirittura aumentando la massa.
Anche se la radiazione di Hawking è considerata nella sua forma nuda, che stabilisce che il tasso di evaporazione è inversamente correlato alla massa del buco nero, ricercatori come Rovelli e Vidotto hanno descritto come i buchi neri di dimensioni protoniche sembreranno "congelarsi" a causa di dilatazione del tempo, e quindi apparirà stabile ai frame di riferimento esterni (tutti quelli che non includono l'orizzonte degli eventi o che viaggiano alla velocità della luce) per periodi più lunghi rispetto all'età corrente dell'universo (vedi il nostro articolo Planck Stars: ventures di ricerca sulla gravità quantistica oltre l'orizzonte degli eventi ).
Guardare questa prima formazione solleva la domanda intrigante, i protoni potrebbero essere i buchi neri primordiali? Allo stesso modo, i buchi neri supermassicci si sono formati in un breve periodo dopo il Big Bang, dove sarebbero poi stati presenti durante la prima formazione stellare (conosciuta come popolazione III stelle)? I cosmologi danno generalmente un valore limite per la formazione di PBH di poche centinaia di masse solari, ma recenti osservazioni suggeriscono che il modello non è del tutto preciso.Queste osservazioni includono il rilevamento di buchi neri di massa intermedia dall'osservometro gravitazionale con laser interferometria (LIGO) che sono al di sopra dell'intervallo di massa previsto di 10 o 20 masse solari (che hanno sollevato la possibilità che la cosiddetta materia oscura possa essere primordiale buchi neri ), e più recentemente, l'osservazione dei quasar ai margini dell'universo visibile, con uno a 13.04 miliardi di anni luce dalla Terra (il che significa che si è formato prima di 690 milioni di anni dopo il Big Bang) e che ospita un buco nero vicino a un miliardo di masse solari.

Nutrire i buchi neri?

Un'osservazione interessante viene fatta quando gli astronomi tornano alle primissime epoche dell'universo, ci sono oggetti ai margini dell'universo visibile - il che significa che stiamo ricevendo la luce emessa vicino a 13 miliardi di anni fa.

Distanza e tempo in cosmologia

Fin dalla loro scoperta, gli scienziati sono finalmente arrivati ​​a comprendere la natura di questi enigmatici progenitori luminosi, sono giovani galassie che sono estremamente luminescenti a causa dell'attività di un buco nero supermassiccio al loro centro, ciò che viene chiamato nucleo galattico attivo (AGN). Questo fatto è stato un importante riscontro per il modello di galassia e la formazione stellare di Haramein, perché il concetto chiave è che i buchi neri sono al centro di tutte le galassie, dove fungono da centri nucleari per l'accrescimento della galassia, determinano il numero di stelle che sono formato ed esercita un'influenza considerevole sull'architettura dei sistemi galattici.
Recenti studi SDSS (Sloan Digital Sky Survey) hanno trovato un quasar che esisteva 690 milioni di anni dopo il "big bang". Si stima che per un quasar essere visibile a grandi distanze la massa del buco nero supermassiccio centrale dovrebbe essere di circa 1 miliardo di masse solari. Basato sulle teorie convenzionali della formazione del buco nero e della crescita - attraverso la morte stellare - questo supera di gran lunga quello della massa attesa, che ha calcolato convenzionalmente buchi neri in questa fase dell'evoluzione cosmica a sole poche centinaia di masse solari. Nota, questa massa prevista per i primi buchi neri si basa sul presupposto che questi buchi neri "seme" siano resti delle prime stelle - conosciute come stelle Pop III - che si formarono come risultato del raffreddamento primordiale del gas quando l'Universo fu circa 200 milioni di anni.
Il modello cosmologico convenzionale suggerisce che, poiché questi buchi neri originari si formerebbero in prossimità, alla fine si fonderebbero per formare buchi neri più massicci di diverse migliaia di masse solari. Tuttavia, anche se più massicci, non sono ancora abbastanza massicci da giustificare le masse previste di buchi neri stellari di quasar che vediamo oggi.
Allora, come hanno fatto questi behemoth a spuntare così presto?

Fori neri a collassamento diretto e tassi di alimentazione Super-Eddington

Una possibilità è che i primi buchi neri abbiano subito un periodo straordinario di crescita finora imprevedibile. La velocità di alimentazione ottimale di un buco nero si basa sul limite di Eddington, che descrive il tasso massimo di crescita.Sotto il limite di Eddington, con una crescita esponenziale, un buco nero di massa di 10 pannelli solari potrebbe crescere fino a un miliardo di buco nero di massa solare in circa un miliardo di anni.
Se si dovesse affermare che i primi buchi neri provengono dalle stelle della Popolazione III, allora dovrebbero nutrirsi ad una velocità superiore a quella di Eddington. Questo è teoricamente possibile in ambienti ricchi di gas densi tipici dell'universo primordiale.Tuttavia, un tale evento sarebbe possibile solo per brevi periodi e potrebbe anche causare uno smorzamento perché le radiazioni emesse durante i periodi di super-Eddington avrebbero di fatto fermato la crescita del buco nero. Un tale scenario sarebbe quindi una rarità.
Un altro scenario suggerito dall'astrofisica Priyamvada Natarajan e dai suoi colleghi è che i primi semi di buco nero si sarebbero formati senza morti stellari. Invece Natarajan et al . suggerisce che si sono formati direttamente dal gas, denominati fori neri di collasso diretto (DCBH). Tali oggetti si sarebbero formati nel giro di poche centinaia di milioni di anni dopo il big bang con masse di 10-100 mila masse solari.
I dischi di gas di grandi dimensioni di solito si raffreddano e frammentano istigando la crescita stellare e la formazione di galassie.Tuttavia, secondo il modello di Natarajan, i grandi agglomerati di gas sono posti in collisione in gruppi densi che formano direttamente buchi neri da 10.000 a 1 milione di masse solari. Lei conclude che il suo potrebbe accadere se i normali processi di raffreddamento fossero interrotti - cioè se la formazione dell'idrogeno molecolare, che aiuta il raffreddamento del disco, è stata fermata in modo tale che il disco rimanga caldo. Il disco sarebbe troppo caldo per formare le stelle e sarebbe anche instabile dinamicamente con conseguente contrazione fino a quando l'eventuale collasso formerebbe un buco nero, un DCBH specifico.
Man mano che questi DCBH crescono, raggiungono brevemente un punto in cui la loro massa è maggiore di tutte le stelle nella loro galassia genitrice. Per questo breve momento la galassia genitrice viene definita una galassia obesa dei buchi neri (OBG). La massa di tutte le stelle in una galassia è tipicamente 1000 volte maggiore del buco nero centrale, quindi un OBG avrebbe un unico segnale spettrale, in particolare nella lunghezza d'onda dell'infrarosso dello spettro. Natarajan spera che con il lancio del James Webb Telescope nel 2019 sarà in grado di trovare prove di questo unico segnale spettrale e dimostrare così l'esistenza di DCBHs.

Importanza per la fisica unificata di Nassim Haramein

Come accennato, il modello di Haramein di formazione precoce dei buchi neri e la loro importanza per l'evoluzione e lo sviluppo delle prime stelle e galassie sta ora vedendo prove corroboranti quando arrivano dati empirici che indicano fortemente come una teoria più accurata rispetto al modello convenzionale. Mentre altri ricercatori lavorano per dare un senso alle nuove osservazioni e alle sue contraddizioni con la teoria esistente, i loro nuovi modelli stanno diventando molto simili a quelli della parte cosmologica del modello fisico unificato di Haramein. Questo è un buon segno, perché i progressi in questa direzione possono portare la maggioranza della comunità scientifica alla teoria della fisica unificata di Haramein che risolve la materia oscura, la formazione e l'evoluzione di stelle e galassie, l'espansione universale e altri argomenti irrisolti in cosmologia e astrofisica.

Riferimenti:

  1. Mezcua J. Hlavacek-Larrondo JR Lucey MT Hogan AC Edge BR McNamara. I più grandi buchi neri sul Piano Fondamentale di accrescimento del buco nero . Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, Volume 474, Numero 1, 11 febbraio 2018, Pagine 1342-1360.
Fabio Pacucci, Priyamvada Natarajan, Marta Volonteri, Nico Cappelluti, C. Megan Urry. Condizioni per una crescita ottimale dei semi di buco nero . The Astrophysical Journal Letters, Volume 850, Number 2, 1 December 2017.
Priyamvada Natarajan. Il puzzle dei primi buchi neri . Scientific American, 1 febbraio 2018.