La visualizzazione di un modello di supercomputer dimostra come i positroni si comportano vicino all'orizzonte degli eventi di un buco nero rotante.
L'attrazione gravitazionale di un buco nero è così grande che anche la luce non può sfuggire, se si avvicina a una distanza criticamente vicina. Ma hai la possibilità di scappare. È vero, devi essere una particella subatomica.
Poiché i buchi neri assorbono la materia nell'ambiente, espellono anche potenti getti di plasma caldo con elettroni e positroni. Prima che le particelle raggiungano l'orizzonte degli eventi (punto di non ritorno), iniziano ad accelerare. Quando si muovevano ad una velocità prossima alla velocità della luce, queste particelle rimbalzavano fuori dall'orizzonte degli eventi e si spingevano lungo l'asse di rotazione del buco nero.
Il fenomeno è chiamato jet relativistici. Si tratta di flussi giganteschi e forti di particelle che emettono luce. Gli scienziati hanno visto questi jet per dozzine di anni, ma nessuno capisce esattamente come le particelle in fuga ricevano l'energia necessaria.
Per trovare la risposta, i ricercatori hanno sviluppato una nuova serie di simulazioni per un supercomputer che combinava teorie di dieci anni per fornire nuove conoscenze sui meccanismi del plasma che consentono di rubare energia dai potenti campi gravitazionali dei buchi neri.
La simulazione per la prima volta unisce la teoria, che spiega come le correnti elettriche attorno a un buco nero strizzano i campi magnetici in un getto, con la teoria, dove viene rivelato come le particelle che attraversano l'orizzonte degli eventi possono ridurre l'energia totale di rotazione di un buco nero. Il modello doveva tener conto non solo dell'accelerazione delle particelle e della luce che emanava dai jet relativistici, ma anche del modo in cui i positroni e gli elettroni sono creati (una collisione di fotoni ad alta energia, come i raggi gamma). Questa è una formazione di coppia che può trasformare la luce in materia. I risultati della nuova modellazione non si discostano radicalmente dai risultati precedenti, ma forniscono alcune interessanti sfumature. Ad esempio, è stato possibile trovare un grande aggregato di particelle le cui energie relativistiche sono negative, come misurato da osservatori lontani da un buco nero. Quando cadono in un buco nero, la sua energia totale viene ridotta.
Inoltre, gli scienziati hanno di fronte una sorpresa. Si è scoperto che così tante particelle con energia negativa entrano nel buco nero che l'energia estratta dalla caduta è paragonabile a quella del campo magnetico circostante. Se le osservazioni lo confermano, l'influenza delle particelle con energia negativa è così forte da poter cambiare le aspettative riguardo agli spettri di emissione dei getti del buco nero.
Il team progetta di migliorare i modelli confrontando i dati con le osservazioni reali degli osservatori, come il telescopio Event Horizon (il suo obiettivo è quello di scattare le prime foto di un buco nero).
