È stato trovato un buco nero a 1500 anni luce dalla Terra, abbastanza vicino da offrire ottime possibilità di studio per gli scienziati.

I buchi neri sono tra gli oggetti più incredibili e misteriosi dell’universo conosciuto. Questi colossi gravitazionali si formano quando stelle massicce subiscono un collasso gravitazionale alla fine della loro vita e perdono i loro strati esterni in una massiccia esplosione (una supernova). Nel frattempo, il residuo stellare diventa così denso che la curvatura dello spaziotempo diventa infinita nelle sue vicinanze e la sua gravità così intensa che nulla (nemmeno la luce) può sfuggire alla sua superficie. Ciò rende impossibile osservare un buco nero utilizzando telescopi ottici convenzionali che studiano gli oggetti nella luce visibile.

Di conseguenza, gli astronomi in genere cercano buchi neri in lunghezze d’onda non visibili o osservando il loro effetto sugli oggetti nelle loro vicinanze. Dopo aver consultato il Gaia Data Release 3 (DR3), un team di astronomi guidato dall’Università dell’Alabama Huntsville (UAH) ha recentemente osservato un buco nero in quello che potrebbe essere definito come il nostro “cortile cosmico”. Come descrivono nel loro studio, questo imponente buco nero è circa dodici volte la massa del nostro Sole e si trova a circa 1.550 anni luce dalla Terra. Data la sua massa e la relativa vicinanza, questo buco nero offre un’ottima opportunità di studio per gli astrofisici.

Un buco nero nel nostro “cortile cosmico”

M87
L’immagine dell’orizzonte degli eventi del buco nero supermassiccio al centro della galassia Messier 87, proposta nel 2019 grazie a due anni di rilevamenti dei radiotelescopi dell’Event Horizon Telescope[1]. Nell’immagine si può osservare l’«ombra» del buco nero: la materia attratta al suo interno, riscaldandosi, emette luce osservabile parzialmente grazie ai radiotelescopi, rendendo osservabile la zona “in ombra” all’interno del buco nero.[2] Event Horizon Telescope

I buchi neri sono di particolare interesse per gli astronomi perché offrono l’opportunità di studiare le leggi della fisica nelle condizioni più estreme. In alcuni casi, come i buchi neri supermassicci (SMBH) che risiedono al centro delle galassie, svolgono anche un ruolo vitale nella formazione e nell’evoluzione delle stesse.

Tuttavia, ci sono ancora questioni irrisolte riguardo al ruolo svolto dai buchi neri non interagenti nell’evoluzione galattica. Questi sistemi binari sono costituiti da un buco nero e una stella, dove il buco nero non accumula materiale dalla compagna stellare

Non è ancora chiaro come questi buchi neri non interagenti influenzino le dinamiche galattiche nella Via Lattea. Se sono numerosi, potrebbero influenzare la formazione della nostra galassia e le sue dinamiche interne. 

Per trovare il buco nero, la dott.ssa Chakrabarti e il suo team hanno analizzato i dati di Gaia DR3, che includevano informazioni su quasi 200.000 stelle binarie osservate dalla sonda dell’Agenzia spaziale europea (ESA). Il team ha consultato le misurazioni spettrografiche di altri telescopi, come l’Automated Planet Finder del Lick Observatory, il Giant Magellan Telescope (GMT) e il WM Keck Observatory alle Hawaii che hanno mostrato una stella della sequenza principale soggetta a una potente forza gravitazionale.

Queste misurazioni spettroscopiche hanno confermato in modo indipendente la soluzione di Gaia che indicava anche che questo sistema binario è composto da una stella visibile che orbita attorno a un oggetto molto massiccio.

La difficoltà di osservare oggetti che non interagiscono

Rappresentazione artistica di un buco nero. Credit: NASA/ESA and G. Bacon (STScI)

I buchi neri interagenti sono in genere più facili da osservare nella luce visibile perché si trovano in orbite più strette e estraggono materiale dai loro compagni stellari. Questo materiale forma un disco di accrescimento a forma di toro attorno al buco nero che viene accelerato a velocità relativistiche (vicine alla velocità della luce), diventando altamente energetico ed emettendo radiazioni di raggi X. Poiché i buchi neri non interagenti hanno orbite più ampie e non formano questi dischi, la loro presenza deve essere dedotta dall’analisi dei movimenti della stella visibile.

La maggior parte dei buchi neri nei sistemi binari si trovano nei raggi X, in altre parole, sono luminosi nei raggi X a causa di alcune interazioni con il buco nero, spesso dovute al buco nero che divora l’altra stella. Mentre la materia dell’altra stella cade bene in questo profondo potenziale gravitazionale, possiamo osservarne i raggi X. Il buco nero scoperto si trova su un’orbita di lungo periodo di 185 giorni, circa sei mesi.

È abbastanza lontano dalla stella visibile e non fa progressi verso di essa.

Le tecniche impiegate dalla dott.ssa Chakrabarti e dai suoi colleghi potrebbero portare alla scoperta di molti altri sistemi non interagenti. Secondo le stime attuali, nella nostra galassia potrebbero esserci un milione di stelle visibili che hanno come compagni degli enormi buchi neri. Sebbene questo rappresenti una piccola frazione della sua popolazione stellare (circa 100 miliardi di stelle), le misurazioni precise dell’Osservatorio di Gaia hanno ristretto quella ricerca. Ad oggi Gaia ha ottenuto dati sulle posizioni e sui moti propri di oltre 1 miliardo di oggetti astronomici – tra cui stelle e galassie.

Ulteriori studi su questa popolazione consentiranno agli astronomi di saperne di più su questa popolazione di sistemi binari e sul percorso di formazione dei buchi neri. 

Riferimenti: Universe Today, UAH

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