Cosa c'è al centro della Via Lattea? In questo articolo si dice che un buco nero supermassiccio si trova al centro della galassia della Via Lattea.

Al suo centro, circondato da 200-400 miliardi di stelle e non rilevabile dall'occhio umano e da misurazioni dirette, si trova un buco nero supermassiccio chiamato Sagittario A *, o Sgr A * in breve. La Via Lattea ha la forma di una spirale e ruota attorno al suo centro, con lunghe braccia arricciate che circondano un disco leggermente sporgente. È su una di queste braccia vicino al centro che si trovano il sole e la Terra. Gli scienziati stimano che il centro galattico e Sgr A * siano lontani da circa 25.000 a 28.000 anni luce. L'intera galassia è lunga circa 100.000 anni luce.

Giriamo intorno al centro ogni 250 milioni di anni. Probabilmente ruotiamo a causa del BH.

Quando il buco nero muore nella nostra galassia, saremo espulsi dall'orbita rotante?

La forma della galassia dovrebbe cambiare giusto? Sarà una forma irregolare non sferica?

Presumibilmente ruotiamo a causa del BH.

No. La galassia è tenuta in un unico pezzo a causa della sua gravità totale. Il buco nero è solo una piccola parte di quello. Fondamentalmente, il BH non ha importanza.

Quando il buco nero muore nella nostra galassia

Il BH sarà probabilmente l'ultima cosa rimasta della nostra galassia alla fine. E anche allora ci vorrà un tempo incredibilmente lungo per evaporare. L'evaporazione BH per BH molto grandi è sostanzialmente il processo più lento che si possa immaginare.

Sarà una forma irregolare non sferica?

La galassia non è sferica. La sua forma è piuttosto simile a un disco rotondo (con alcune irregolarità e alcune caratteristiche come le braccia, ecc.).

Risposta: non molto

Il buco nero centrale (BH) della Via Lattea ammonta a circa 5 milioni di soli, mentre la galassia ammonta a 100 miliardi a un trilione di soli. Di conseguenza, il BH centrale è praticamente irrilevante per la dinamica delle orbite stellari tranne che molto vicino al centro.

Ma cosa intendi con "il buco nero muore"? Vuoi dire che evapora attraverso le radiazioni Hawking? (Questo è l'unico processo che conosciamo che può eliminare un BH, ed è così lento che la galassia scomparirà da tempo prima che il buco nero centrale evapori.)

Non è rimasto assolutamente nulla.

Si dice che il tempo di evaporazione dei buchi neri stellari superi l'emivita del protone. Quanto più i buchi neri galattici. E a proposito, questa volta sta attualmente aumentando poiché anche i buchi neri stellari stanno attualmente crescendo dalla sola radiazione cosmica di fondo.

L'universo deve passare attraverso la fase intermedia dei buchi neri e dello spazio vuoto prima che ciò accada.

Per rispondere a questo, diamo un'occhiata ai prossimi miliardi / trilioni / quadrilioni /? anni e scopri la dimensione della nostra galassia e il suo buco nero centrale.

La prima cosa che accade in relazione alla tua domanda è che la nostra galassia e Andromeda si scontrano e si fondono. Questo succede in alcuni miliardi di anni. Quando le galassie si fondono, esiste la galassia combinata, ma può avere una forma diversa, fondere buchi neri centrali e stelle (o in alcuni casi anche uno o entrambi i buchi neri) possono essere proiettati fuori dalla galassia combinata. Ma la galassia durerà, in un modo o nell'altro.

Questo perché una galassia non è tenuta insieme dal suo buco nero centrale.

Un senso di scala: massa

Nella nostra galassia, il BH centrale ha una massa di circa 4-4,5 milioni di soli .

Una parte più grande sono le stelle, il gas e altre materie barioniche ordinarie (alcune centinaia di miliardi di stelle, sebbene molte siano nane rosse e più piccole del nostro sole). Si stima che la materia ordinaria sia di circa 600 miliardi di soli , ovvero circa 150.000 volte la massa del buco nero centrale.

Ma la parte più grande è la materia oscura. Spiegato semplicemente, anche tenendo conto di tutta la massa di cui sopra, la galassia non sarebbe ancora abbastanza massiccia da ruotare mentre lo fa. I calcoli mostrano che circa l'85% di tutta la materia nella nostra galassia è "materia oscura" - un tipo di materia che non è fatta di atomi ordinari, ma si sospetta che sia fatta di particelle che non possono interagire molto se non attraverso la gravità (quindi non possiamo rilevarlo attraverso le radiazioni, non forma pianeti, stelle o buchi neri, ecc.). La materia oscura sarebbe circa 3,5 trilioni di soli , o circa 850.000 volte la massa del BH centrale.

Quindi la massa totale (ordinaria + materia oscura) è di circa 4 trilioni di soli o circa un milione di volte la massa del buco nero centrale .

Un senso di scala: diametro

Considerando le dimensioni piuttosto che la massa, il BH centrale è forse la dimensione dell'orbita di Urano (circa 12 ore di luce di diametro ).

La galassia visibile ha un diametro di circa 100.000 anni luce o circa 70 milioni di volte la dimensione BH.

L'estensione dell'alone della materia oscura è meno certa (e ha meno di un bordo definito), ma a seconda di quale ricerca è giusta, può estendersi tra 500.000 e 1 milione di anni luce di diametro , o qualcosa del genere (dalla memoria), o poco meno di mezzo miliardo di volte la dimensione del BH.

Sommario

Il BH centrale contiene circa un milionesimo (0,0001%) della massa della galassia e circa 2 miliardesimi (0,0000002%) del suo diametro.

Quindi il buco nero centrale è in realtà, e stranamente, quasi insignificante in termini di struttura attuale della nostra galassia. Potrebbe essere stato cruciale per la formazione della galassia, ma è stato molto, molto tempo fa. Non è la ragione attuale per cui ruotiamo, e non è la ragione per cui rimaniamo in orbita galattica. Se svanisse o venisse espulso domani, nulla cambierebbe affatto tranne che per relativamente poche stelle nel centro galattico che orbitano direttamente in BH. Non siamo da nessuna parte lì vicino. Siamo in un braccio a spirale.

La linea di fondo è che se il BH centrale svanisse o lasciasse la nostra galassia, noi e i nostri discendenti non se ne accorgerebbero mai, fatta eccezione per un cambiamento delle emissioni di raggi X da quella regione (come rilevato dai radiotelescopi), e alcuni molto deboli le stelle in quella regione si muovono in modo leggermente diverso nel corso dei millenni. È tutto.

Ma come spiegano altre risposte, un buco nero impiega un tempo immenso ad evaporare, quindi in realtà succederanno due cose:

• Su una scala temporale da miliardi a trilioni di anni Ad un certo punto la fusione della galassia Via Lattea / Andromeda (o una galassia successiva) manterrà, fonderà o espellerà il suo BH centrale. Questo evento non sarà una "fine" della galassia o delle stelle in esse contenute, sebbene la galassia combinata probabilmente non avrà una forma a spirale; le galassie unite sono comuni. La galassia combinata si stabilizzerà e le cose continueranno.

• Su un orizzonte temporale oltre la comprensione umana (quadrilioni su quadrilioni di anni) Se il nostro universo esiste ancora nella sua attuale struttura e il modello standard e la cosmologia standard sono circa la destra, il BH centrale verranno finalmente evaporare. Ma la galassia (e tutte le galassie e la maggior parte della materia) si saranno decomposte molto, molto, molto prima che ciò accada.

Un buco nero macroscopico non può ridursi fintanto che una fonte di radiazioni (come altre galassie) è a portata di vista. La radiazione di Hawking è molto debole; i buchi neri sono chiamati neri per una ragione. In effetti la radiazione Hawking è già compensata dalla radiazione cosmica di fondo a microonde da sola per i buchi neri più pesanti della luna. Questa è solo una funzione della temperatura: lo sfondo dell'universo ha una temperatura di 2,72 K - per emettere più radiazioni di quanto assorbe il buco nero deve essere più caldo, il che richiede una massa più piccola di quella lunare . I buchi neri di massa solare hanno una bassa temperatura nell'ordine di grandezza 6E-8 K. Ciò significa che anche in assenza di qualsiasi cosa possa assorbire e in assenza di una specifica fonte di radiazione, un enorme buco nero continuerebbe a crescere, non a ridursi.

Nel caso del Sagittario A * c'è molta materia e radiazione intorno, vale a dire la nostra galassia, che alla fine cadrà nel buco nero, se lasciata indisturbata per un tempo sufficientemente lungo. L'enorme buco nero super duper risultante sarebbe freddo super duper (intorno a E-19K, dare o prendere alcuni ordini di grandezza) e potrebbe alimentare a lungo anche da uno sfondo a microonde sempre più fresco. Solo quando tutto è stato assorbito o è scomparso oltre l'orizzonte degli eventi, può persino iniziare a ridursi affatto. E poiché fa molto freddo, si restringe molto lentamente.

Tuttavia, è più probabile che altri eventi precedano questa evaporazione. Questo documento descrive come in un futuro lontano - diciamo, 100 miliardi di anni - l'espansione accelerata dell'universo ci lascerà bloccati sull'isola del nostro gruppo locale bloccata gravitazionalmente, perché tutto il resto "si espande".

Ad un certo punto i buchi neri in quest'isola avranno assorbito tutta la materia circostante fino a quando rimangono solo i buchi neri in orbita. Alla fine cadranno l'uno nell'altro perché perdono energia cinetica attraverso le onde gravitazionali. Lo scenario finale è un singolo buco nero gigante che ruota enormemente in fretta (rendendo più difficili le stime della temperatura). È concepibile che ad un certo punto di questo processo la radiazione di fondo diventerà più fredda dei buchi neri in modo che i buchi neri sempre più massicci, alla fine, inizino a evaporare. Molto molto molto lentamente però.

L'evaporazione dei buchi neri super massicci richiederà miliardi di anni e quindi l'attrazione gravitazionale si indebolirà in un arco di tempo molto lungo. Ciò comporterà l'espansione della galassia e tutti i sistemi di stelle e gas si diffonderanno nell'universo. Ma la radiazione di Hawking è un processo molto lento, anche se è possibile che fino a quel momento tutto il combustibile delle stelle venga bruciato (idrogeno) risultando nell'oscurità totale.