I due telescopi NASA Hubble e Chandra hanno collaborato per riuscire a osservare una tipologia rara di buco nero che sta divorando una stella.
Il telescopio spaziale Hubble della NASA e l’osservatorio a raggi X Chandra della NASA hanno collaborato per identificare un nuovo possibile esempio di una rara classe di buchi neri. Chiamata NGC 6099 HLX-1, questa brillante sorgente di raggi X sembra risiedere in un ammasso stellare compatto in una galassia ellittica gigante (con all’interno un buco nero). Molto sfuggenti questi buchi neri di massa intermedia (IMBH) compresa tra poche centinaia e qualche centinaio di migliaia di volte quella del nostro Sole sono spesso invisibili perché gli IMBH non divorano tanto gas e stelle quanto quelli supermassicci, che emetterebbero radiazioni potenti. Devono essere colti sul fatto mentre cercano cibo per essere trovati. Quando occasionalmente divorano una sfortunata stella che li sta sorpassando – in quello che gli astronomi chiamano un evento di distruzione mareale – riversano una valanga di radiazioni.
Una nuova sorgente di luce
Il più recente probabile IMBH, colto di sorpresa dai dati del telescopio, si trova alla periferia della galassia NGC 6099, a circa 40.000 anni luce dal centro della galassia, come descritto in un nuovo studio pubblicato su Astrophysical Journal. La galassia si trova a circa 450 milioni di anni luce di distanza, nella costellazione di Ercole. Gli astronomi hanno osservato per la prima volta un’insolita sorgente di raggi X in un’immagine scattata da Chandra nel 2009. Ne hanno poi seguito l’evoluzione con l’osservatorio spaziale XMM-Newton dell’ESA.
“Sorgenti di raggi X con una luminosità così estrema sono rare al di fuori dei nuclei galattici e possono fungere da sonda chiave per l’identificazione di sfuggenti buchi neri di massa intermedia (IMBH). Rappresentano un anello mancante cruciale nell’evoluzione dei buchi neri, tra la massa stellare e i buchi neri supermassicci“, ha affermato l’autore principale Yi-Chi Chang della National Tsing Hua University di Hsinchu, Taiwan.
L’emissione di raggi X proveniente da NGC 6099 HLX-1 ha una temperatura di 3 milioni di gradi, compatibile con un evento di distruzione mareale. Hubble ha trovato prove dell’esistenza di un piccolo ammasso di stelle attorno al buco nero. Questo ammasso fornirebbe al buco nero molto di cui nutrirsi, poiché le stelle sono così vicine tra loro che distano solo pochi mesi luce l’una dall’altra (circa 800 miliardi di chilometri).
I risultati delle osservazioni
Il presunto buco nero di massa intermedia (IMBH) ha raggiunto la massima luminosità nel 2012 e ha poi continuato a diminuire fino al 2023. Ma le osservazioni ottiche e a raggi X di quel periodo non si sovrappongono, il che complica l’interpretazione. Il buco nero potrebbe aver fatto a pezzi una stella catturata, creando un disco di plasma che mostra variabilità, oppure potrebbe aver formato un disco che tremola mentre il gas precipita verso il buco nero.
“Se l’IMBH sta divorando una stella, quanto tempo ci vuole per inghiottirne il gas? Nel 2009, HLX-1 era piuttosto luminosa. Poi, nel 2012, era circa 100 volte più luminosa. E poi è tornata a spegnersi“, ha detto Roberto Soria dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) coautore dello studio. “Quindi ora dobbiamo aspettare e vedere se si sta riaccendendo più volte, o se c’è stato un inizio, un picco, e ora sta semplicemente diminuendo fino a scomparire completamente“.
L’IMBH si trova alla periferia della galassia ospite, NGC 6099, a circa 40.000 anni luce dal centro della galassia. Presumibilmente al centro della galassia si trova un buco nero supermassiccio, attualmente quiescente e non impegnato a divorare alcuna stella.
I mattoni per la costruzione di un buco nero
Il team sottolinea che un’indagine sui buchi neri supermassicci di massa intermedia (IMBH) può rivelare come si formano i buchi neri supermassicci più grandi. Esistono due teorie alternative. Una è che i buchi neri supermassicci di massa intermedia siano i semi per la formazione di buchi neri ancora più grandi attraverso la fusione, poiché le galassie più grandi crescono inglobando galassie più piccole. Anche il buco nero al centro di una galassia cresce durante queste fusioni. Le osservazioni di Hubble hanno scoperto una relazione proporzionale: più massiccia è la galassia, più grande è il buco nero.
Il quadro che emerge da questa nuova scoperta è che le galassie potrebbero avere “IMBH satellite” che orbitano nell’alone di una galassia ma non sempre cadono verso il centro. Un’altra teoria è che le nubi di gas al centro degli aloni di materia oscura nell’universo primordiale non generino prima stelle, ma collassino direttamente in un buco nero supermassiccio. La scoperta, da parte del telescopio spaziale James Webb, di buchi neri molto distanti con masse sproporzionatamente più grandi rispetto alla galassia ospite tende a supportare questa idea.
Tuttavia, potrebbe esserci un pregiudizio osservativo verso la rilevazione di buchi neri estremamente massicci nell’universo distante, perché quelli di dimensioni inferiori sono troppo deboli per essere visti. In realtà, potrebbe esserci una maggiore varietà nel modo in cui il nostro universo dinamico costruisce i buchi neri. I buchi neri supermassicci che collassano all’interno di aloni di materia oscura potrebbero semplicemente crescere in modo diverso da quelli che vivono nelle galassie nane, dove l’accrescimento dei buchi neri potrebbe essere il meccanismo di crescita preferito.
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Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su NASA
- Leggi il paper scientifico intitolato “Multiwavelength Study of a Hyperluminous X-Ray Source near NGC 6099: A Strong IMBH Candidate” pubblicato su The Astrophysical Journal
