01 Apr 2020 Un Buco Nero di Media Taglia Ingoia una Stella
Nuove osservazioni del telescopio Hubble hanno permesso di confermare la scoperta di un oggetto sfuggente: un buco nero di massa intermedia, 50.000 volte più massiccio del Sole, scovato mentre sta divorando una stella incauta che si è avvicinata troppo. L’oscuro oggetto è situato alle periferie di una grande galassia, all’interno di un ammasso stellare che si ritiene rappresenti il nucleo di un’antica galassia nana distrutta.
I cosiddetti buchi neri di massa intermedia (intermediate-mass black holes, IMBH) rappresentano una sorta di nesso mancante nell’evoluzione dei buchi neri. In effetti sono più piccoli dei ben noti buchi neri supermassicci, ma più grandi dei buchi neri di massa stellare che hanno origine dal collasso di una stella massiccia. Le nuove osservazioni di Hubble rappresentano la migliore evidenza ad oggi dell’esistenza di questi mostruosi oggetti di stazza intermedia. “I buchi neri di massa intermedia sono oggetti particolarmente sfuggenti, pertanto è davvero essenziale considerare attentamente, oppure escludere, spiegazioni alternative per ogni candidato. Questo è proprio il risultato che Hubble ci ha permesso di ottenere per il nostro candidato”, afferma Dacheng Lin dell’University of New Hampshire, a guida dello studio appena pubblicato su The Astrophysical Journal Letters. Lin e il suo team hanno utilizzato il telescopio Hubble per effettuare osservazioni aggiuntive sulla base di dati dell’osservatorio a raggi X Chandra della NASA e del telescopio XMM-Newton dell’ESA. Nel 2006 questi satelliti avevano rilevato una potente eruzione di radiazione X, ma non era certo se la sorgente del flare si trovasse all’interno o al di fuori della nostra galassia. Secondo i ricercatori l’eruzione era dovuta a un evento di distruzione mareale, il disfacimento di una stella che si avvicina troppo a un oggetto compatto, come un buco nero.
Sorprendentemente, la sorgente di radiazione X, chiamata 3XMM J215022.4−055108, non risultava al centro di una galassia, dove normalmente si annidano i buchi neri massicci. Questa particolarità ha indotto gli scienziati a ipotizzare che potesse trattarsi di un buco nero di massa intermedia. Ma prima occorreva escludere che una stella della Via Lattea fosse stata divorata da una stella di neutroni, residuo compatto e denso di una stella esplosa, per spiegare il flare in banda X. Hubble ha diretto il suo sguardo acuto verso la sorgente X per individuarne la posizione precisa. Le osservazioni hanno rivelato che la radiazione X non proveniva da una fonte isolata nella nostra galassia, ma da un ammasso stellare denso e distante, situato alle periferie di un’altra galassia lontana oltre 700 milioni di anni luce da noi, proprio il tipo di ambiente in cui gli astronomi pensano di scovare i buchi neri intermedi.
La massa del buco nero situato al centro di una galassia è proporzionale a quella del bulge centrale della galassia stessa: in altre parole, più la galassia è massiccia, piu è massiccio il buco nero nel suo cuore. La conclusione degli scienziati è, pertanto, che l’ammasso stellare in cui è stato individuato il nuovo buco nero rappresenti in realtà il nucleo di un’antica galassia nana, distrutta da passate interazioni gravitazionali con la galassia più grande, nelle cui periferie risiede l’ammasso stesso. I buchi neri di massa intermedia sono particolarmente difficili da scovare perché sono più piccoli e meno attivi rispetto a quelli supermassicci. Infatti la loro stretta gravitazionale non è così intensa da trascinare incessantemente a sè stelle o altro materiale cosmico, che nel caso, raccogliendosi in un disco di accrescimento circostante il buco nero, potrebbe emettere bagliori in banda X.
In questa ripresa del telescopio Hubble è visibile la posizione del buco nero di massa intermedia 3XMM J215022.4−055108, indicata da un cerchietto bianco. L’oggetto si trova all’interno di un denso ammasso di stelle situato alle periferie della galassia nel centro dell’immagine. Credits: NASA, ESA and D. Lin (University of New Hampshire
Gli astronomi possono individuare un buco nero intermedio soltanto perché lo scovano nell’atto di divorare una singola stella, distruggendola. In base alle caratteristiche dell’emissione X e ad ulteriori analisi spettrali il team ha stimato che la massa del buco nero appena scoperto sia circa 50.000 volte quella del Sole. Confermare l’esistenza di un buco nero intermedio suggerisce la possibilità che molti altri oggetti simili si nascondano nell’oscurità del cosmo, in attesa di essere individuati. “Studiare l’origine e l’evoluzione dei buchi neri di massa intermedia ci aiuterà finalmente a chiarire come si siano formati i buchi neri supermassicci che scopriamo al centro delle galassie massicce”, spiega Natalie Webb dell’Université de Toulouse in Francia, tra gli autori dello studio. Non è ancora chiaro, infatti, se i buchi neri supermassicci crescano a partire da buchi neri di massa intermedia, come si formino i buchi neri intermedi stessi e se si trovino frequentemente in densi ammassi stellari. Studi come questo rappresentano importanti passi avanti nella ricerca di una soluzione ai misteri che ancora circondano questi inquietanti oggetti cosmici.
Nell’immagine rappresentazione artistica di una stella distrutta da un buco nero di massa intermedia, circondato da un disco di accrescimento. Il disco rotante di materiale è formato dai residui di una stella disgregata dalla stretta gravitazionale del buco nero
CREDIT ESA/Hubble, M. Kornmesser
https://hubblesite.org/contents/news-releases/2020/news-2020-19
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