Cascate Cosmiche nelle Scogliere Spaziali

AUTORE: Avi Loeb – 101 Febbraio 2026 – Vai all’articolo originale LINK

(Crediti immagine: Greg Wyatt)

I Le cascate sono luoghi dove la gravità trascina l’acqua giù da una ripida scogliera. Questa configurazione conferisce all’acqua un movimento rapido mentre scende nel pozzo di potenziale gravitazionale.

Nella teoria della Relatività Generale di Albert Einstein, la gravità è la curvatura dello spaziotempo e la materia potrebbe raggiungere la velocità della luce in spaziotempi fortemente distorti.

Non c’è scogliera più ripida dello spaziotempo della vicinanza di una singolarità di un buco nero, dove la materia in caduta raggiunge la velocità della luce e la marea gravitazionale può strappare qualsiasi oggetto. Ironia della sorte, il riscaldamento causato dall’infallo di materia rende alcuni ambienti di buchi neri le fonti di luce più brillanti dell’Universo. Vengono osservati fino al limite dell’Universo osservabile, quando l’orologio cosmico mostrava meno di un miliardo di anni dopo il Big Bang — appena il 7 percento del tempo attuale.

Il primo buco nero supermassiccio è stato scoperto dal Telescopio Webb 500 milioni di anni dopo il Big Bang sotto forma della sorgente CAPERS-LRD-z9 a uno spostamento verso il rosso cosmologico di 9.288. Questo buco nero ha una massa di circa 40 milioni di masse solari (come riportato qui). Il gas galattico circostante sembra cadere in questo buco nero come l’acqua che scorre giù per una cascata. Man mano che il gas si riscalda, diventa più luminoso. Il quasar luminoso risultante appare come una sorgente puntiforme di luce, così brillante da sovrastare la sua galassia ospite.

(Credito immagine: Greg Wyatt)

La fase del quasar nei centri di tutte le galassie è di breve durata, durando solo 10–100 milioni di anni. Nel film di 13,8 miliardi di anni della storia cosmica, i quasar appaiono come esplosivi lampi di luce nei centri delle galassie, come decorativi spruzzi. Le loro enormi luminosità sono sufficienti per riscaldare il gas circostante e alla fine espellerlo dal pozzo di potenziale gravitazionale delle loro galassie ospiti. La situazione assomiglia a un bambino che mangia sempre più cibo dal tavolo fino a diventare abbastanza energico da spingere il cibo giù dal tavolo. Questo feedback porta a una fame autoimposta, che tronca la crescita del buco nero centrale. Di conseguenza, i buchi neri supermassicci crescono fino a una massa limite che si correla con la profondità del pozzo di potenziale gravitazionale della galassia ospite in cui sono incorporati.

(Credito immagine: Greg Wyatt)

I buchi neri di massa inferiore si formano a seguito del collasso del nucleo di una stella massiccia dopo che essa consuma il suo combustibile nucleare e perde il supporto della pressione contro la gravità. La cascata cosmica generata da questo improvviso collasso è immensa, spesso equivalente al consumo di una massa solare al secondo. In un recente articolo a cui ho co-firmato (riportato qui), abbiamo scoperto una stella massiccia nella vicina galassia di Andromeda che è svanita nell’oscurità con i segni rivelatori di un relitto di buco nero.

Un modello per i lampi di raggi gamma a lunga durata, basato sul collasso del nucleo di una stella massiccia in un buco nero, che porta alla formazione di una coppia di getti opposti che penetrano attraverso l’involucro stellare circostante. Le shell in collisione all’interno del jet generano un lampo di raggi gamma, osservabile lungo l’asse dei jet. I getti emettono un bagliore residuo a lunghezze d’onda più lunghe dopo aver impattato con il mezzo circostante e rallentato. (Credito immagine: NASA/GSFC)

La nascita di un buco nero di massa stellare può essere vista anche a grandi distanze cosmologiche, se porta alla formazione di una coppia di getti opposti che canalizzano parte della materia in caduta in un flusso collimato. I getti perforano l’involucro della stella ospite. Le collisioni delle conchiglie all’interno dei getti generano un brillante lampo di raggi gamma per un osservatore allineato con l’asse dei getti. Il successivo rallentamento dei getti da parte del mezzo interstellare circostante genera un bagliore residuo a lunghezze d’onda più lunghe. I lampi gamma a lungo termine vengono osservati fino a redshift comparabili a quelli dei quasar.
Insieme, la massiccia cascata cosmica creata dall’infuso di materia giù dalle scogliere di spazi-tempi fortemente distorti risulta nelle fonti di luce più brillanti del cosmo: quasar e esplosioni di raggi gamma. È ironico che le fonti di luce più brillanti annuncino la nascita degli oggetti più oscuri nel cosmo: i buchi neri.

(Credito immagine: Greg Wyatt)

In questo saggio, ho presentato quattro straordinarie acquerelli di una serie di cascate celestiali create dal talentuoso artista, Greg Wyatt.

In questo saggio, ho presentato quattro straordinarie acquerelli di una serie di cascate celestiali create dall’acclamato artista Greg Wyatt. Queste acquerellate includono affermazioni ispiratrici di Boezio, John Milton e Aristotele. Questo è il secondo in una serie di saggi, in cui Greg e io collaboriamo sull’interfaccia tra arte e scienza. Il primo saggio di questa serie, intitolato “Musica delle Sfere Cosmiche,” è apparso qui.