17 Lug 2020 La Nascita dei Buchi Neri Supermassicci
Un team di astronomi della Cardiff University ha individuato un buco nero supermassiccio di piccola taglia in una galassia vicina. L’oscuro oggetto, la cui massa è inferiore a un milione di volte quella del Sole, può contribuire a far luce sul mistero relativo ai processi di formazione dei buchi neri giganti nell’Universo primordiale.
I buchi neri supermassicci possono avere masse pari a miliardi di volte quella del Sole e si trovano al centro delle grandi galassie, influenzandone l’evoluzione. Si tratta di veri e propri mostri cosmici, se confrontati con i buchi neri derivanti dalla morte esplosiva di una stella massiccia, ben più piccoli. Il meccanismo di formazione di questi giganteschi divoratori di materia, così come la loro presenza nell’Universo primordiale non sono ancora ben chiari agli astrofisici. Dal punto di vista teorico, sono emerse due possibilità: i buchi neri primordiali potrebbero essersi formati dopo il Big Bang in seguito a collasso diretto di caldi addensamenti di materia. Oppure potrebbero derivare dall’esplosione di stelle gigantesche, come i buchi neri che conosciamo.
Se questa seconda ipotesi fosse corretta, i buchi neri supermassicci sarebbero nati più piccoli, con massa pari a un centinaio di masse solari, ricavando via via massa aggiuntiva grazie all’accrescimento di stelle e altro materiale circostante. Se invece i buchi neri primordiali derivassero da collasso diretto, potrebbero essersi formati con masse da centinaia di migliaia a milioni di volte quella solare: in questo caso dovrebbero aver avuto inizialmente una determinata dimensione minima, un parametro ancora da identificare. “Il problema è che in entrambi i casi gran parte dei buchi neri sono cresciuti significativamente dopo la loro nascita, divorando gas e polveri in orbita attorno a loro”, spiega Timothy Davis della Cardiff University. “Questo processo li rende più pesanti e rende più difficile determinare la massa con cui hanno iniziato la loro esistenza”.
Per contribuire a far luce sulla questione, il team ha cercato buchi neri supermassicci di piccola taglia. “Questi mini-supermassicci non hanno avuto la possibilità di divorare grandi quantità di materiale in passato, pertanto studiandoli ci avviciniamo a rivelare il loro aspetto alla nascita”, spiegano i ricercatori, che nello studio annunciano la scoperta di uno dei buchi neri supermassicci più piccoli mai individuati. Il “piccolo gigante”, la cui massa è pari a meno di un milione di volte quella solare, è stato scoperto grazie al radiotelescopio Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), nel cuore della galassia “Fantasma di Mirach”, localizzata a circa 11 milioni di anni luce da noi. Il nome della galassia è dovuto al fatto che si tratta di un oggetto piccolo e fioco, che appare prospetticamente molto vicino alla stella Mirach, la cui presenza brillante rende complessa l’osservazione della galassia stessa. Secondo i ricercatori, sulla base delle stime di crescita di un buco nero, l’oggetto alla sua nascita aveva probabilmente una massa inferiore a mezzo milione di volte quella del Sole.
A sinistra un’immagine del centro della galassia Fantasma di Mirach ripresa dal telescopio Hubble, mentre a destra la nuova immagine di ALMA che inquadra la stessa regione, rivelando la distribuzione del gas freddo e densi che vortica attorno al centro CREDIT Cardiff University
I dati di ALMA hanno permesso agli astronomi di osservare le nubi gassose nel centro della piccola galassia con risoluzione eccellente, individuando dettagli grandi appena 1,5 anni luce. Essere in grado di osservare in questo modo il cuore della galassia ha permesso al team di rivelare la vera natura del buco nero al suo centro. “Sembra che il buco nero nel Fantasma di Mirach abbia una massa entro il range previsto dai modelli teoricit del collasso diretto dei buchi neri”, afferma Tim Davis, tra gli autori dello studio. “Sappiamo che attualmente l’oggetto è attivo e sta divorando gas, pertanto alcuni dei modelli a collasso diretto più estremi, che prevedono soltanto buchi neri molto massicci, non possono essere validi”. I ricercatori sottolineano il fatto che lo studio non può ancora essere determinante per favorire uno scenario oppure l’altro, ma rappresenta un notevole passo avanti nella giusta direzione. “Il nostro studio dimostra che con questa nuova tecnica possiamo davvero iniziare ad esplorare sia le proprietà che le origini di questi oggetti misteriosi”, conclude Davis. “Se esiste una massa minima per un buco nero supermassiccio, non l’abbiamo ancora trovata”.
Nell’immagine la piccola galassia Fantasma di Mirach appare appena al di sopra e a sinistra della stella Mirach, situata a 200 anni luce da noi nella Costellazione di Andromeda
Image Credit & Copyright: Kent Wood
https://eurekalert.org/pub_releases/2020-07/cu-bid071320.php
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