Utilizzando il telescopio spaziale Hubble, gli astronomi hanno scoperto il buco nero massiccio più vicino alla Terra mai osservato prima. La ricerca pubblicata su Nature (rif.) spiega che il buco nero sembra avere una massa di circa 8.200 soli. Questo lo rende considerevolmente più massiccio dei buchi neri di massa stellare con masse comprese tra 5 e 100 volte quella del Sole. Ma sicuramente molto meno grande dei buchi neri supermassicci opportunamente denominati, che hanno una massa da milioni a miliardi di quella del sole. Il buco nero di massa stellare più vicino che gli scienziati abbiano trovato si chiama Gaia-BH1 e si trova a soli 1.560 anni luce da noi.
Il buco nero di massa intermedia appena scoperto, d’altro canto, si trova in una spettacolare raccolta di circa dieci milioni di stelle chiamata Omega Centauri, che si trova a circa 18.000 anni luce dalla Terra. È interessante notare che sembra aver rallentato la sua crescita. Questo supporta l’idea che Omega Centauri sia ciò che resta di un’antica galassia cannibalizzata dalla Via Lattea. Se questo evento non fosse mai accaduto, questo buco nero intermedio sarebbe cresciuto fino a raggiungere lo stato di supermassiccio come il buco nero al centro della nostra galassia, Sagittarius A* (Sgr A*) , che ha una massa 4,3 milioni di volte quella del sole e si trova a 27.000 anni luce dalla Terra.
I buchi neri di grandezza intermedia
Gli scienziati sanno da tempo che non tutti i buchi neri nascono uguali. Mentre è noto che i buchi neri di massa stellare si formano tramite il collasso di stelle con una massa otto volte quella del Sole, i buchi neri supermassicci devono avere un’origine diversa. Questo perché nessuna stella è abbastanza massiccia da collassare e lasciare un residuo milioni di volte più massiccio del sole. Gli astrofici propongono che i buchi neri supermassicci nascano e crescano a causa di catene di fusione di buchi neri progressivamente più grandi. Questo è stato dimostrato dalla rilevazione di increspature nello spaziotempo, chiamate onde gravitazionali, emanate dalle fusioni di buchi neri.
Il processo di fusione e crescita dei buchi neri, combinato con l’enorme divario di massa tra i buchi neri di massa stellare e i buchi neri supermassicci, implica che dovrebbe esserci una popolazione di buchi neri di medie dimensioni. Ma, questi buchi neri intermedi hanno evitato per decenni il loro rilevamento. Il motivo è da ricercare nei confini esterni di questi oggetti cosmici, chiamati orizzonti degli eventi.
L’orizzonte degli eventi è il punto in cui l’influenza gravitazionale di un buco nero diventa così immensa che nemmeno la luce è abbastanza veloce da sfuggirgli. Quindi, i buchi neri sono visibili alla luce, solo se sono circondati da materia di cui nutrirsi, che si illumina mentre si riscalda, o se si fanno a pezzi una sfortunata stella. I buchi neri intermedi, come quello di Omega Centauri, non sono circondati da molta materia e nutrimento. Questo implica che gli astronomi devono usare gli effetti gravitazionali che questi oggetti cosmici hanno sulla materia, come le stelle che orbitano attorno a loro Una stella che corre veloce
La ricerca di stelle veloci con Hubble
La caccia a questo buco nero intermedio è iniziata nel 2019, quando Nadine Neumayer del Max Planck Institute for Astronomy e Anil Seth dell’Università dello Utah hanno ideato un progetto di ricerca per migliorare la nostra comprensione della storia della formazione di Omega Centauri. I ricercatori ed il collaboratore Maximilian Häberle, cercavano stelle in rapido movimento in Omega Centauri che avrebbero dimostrato che l’ammasso stellare ha un buco nero. Un metodo simile è stato utilizzato per determinare la massa e le dimensioni di Sgr A* utilizzando una popolazione di stelle in rapido movimento nel cuore della Via Lattea.
Häberle e il team hanno utilizzato oltre 500 immagini di Hubble dell’ammasso stellare per creare un vasto database dei movimenti delle stelle in Omega Centauri. La continua osservazione di questo ammasso stellare, fu condotta dal telescopio non per interesse scientifico ma piuttosto per calibrare i suoi strumenti. Questo particolare ha reso l’enorme mole di dati registrati, il set ideale per la misurazione delle velocità di circa 1,4 milioni di stelle.
“Cercare stelle ad alta velocità e documentare il loro moto è stata la proverbiale ricerca di un ago in un pagliaio”, ha detto Häberle. Il team alla fine ha trovato non uno, ma ben sette stelle ago in un pagliaio, tutte in movimento a velocità elevate in una piccola regione nel cuore di Omega Centauri. La rapida velocità di queste stelle è causata da una massa concentrata nelle loro vicinanze.
La crescita di Sagittarius A
Individuando e misurando le diverse velocità e direzioni delle stelle è stato possibile giungere a questa determinazione. Le misurazioni hanno rivelato una massa centralizzata equivalente a 8.200 soli, mentre le ispezioni visive della regione non hanno rivelato alcun oggetto che assomigliasse a stelle. Questo è esattamente ciò che ci si aspetterebbe se un buco nero si trovasse in questa regione.
Il fatto che la nostra galassia sia maturata abbastanza da aver sviluppato un buco nero supermassiccio al suo centro significa che probabilmente ha superato la fase in cui possedeva molti buchi neri di massa intermedia. Questo esiste nella Via Lattea, dice il team, perché la cannibalizzazione della sua galassia originale ha finito per ridurre i suoi processi di crescita. “Studi precedenti avevano sollevato domande critiche del tipo ‘Quindi dove sono le stelle ad alta velocità?’ Ora, grazie ai dati Hubble, abbiamo una risposta a questa domanda e la conferma che Omega Centauri contiene un buco nero di massa intermedia prossimo alla terra”, ha detto Häberle.
“A una distanza di circa 18.000 anni luce dalla Terra, questo scoperto da Hubble è l’esempio più vicino di un buco nero massiccio”. Naturalmente, questo non cambia di molto lo status di Sgr A* o lo status di Gaia BH1 come buco nero di massa stellare più vicino a noi. Ma fornisce una certa rassicurazione sul fatto che gli scienziati sono sulla strada giusta per comprendere come il nostro buco nero centrale sia diventato un tale titano cosmico.
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