Uno Sciame di Buchi Neri in Viaggio nella Galassia

Uno Sciame di Buchi Neri in Viaggio nella Galassia

Un ammasso di stelle, chiamato Palomar 5 e distante quasi 80.000 anni luce da noi, potrebbe nascondere al suo interno un oscuro segreto: uno sciame composto da oltre un centinaio di buchi neri di massa stellare. L’inquietante popolazione potrebbe spiegare perché le stelle dell’ammasso siano così disperse e perché si spargano lungo un “fiume” stellare che si estende per 30.000 anni luce.

Gli ammassi globulari vengono considerati residui fossili del giovane Universo: tipicamente questi gruppi stellari compatti sono molto densi, di forma sferica e contengono da 100.000 a un milione di antiche stelle. Conosciamo circa 150 ammassi globulari in orbita attorno alla nostra galassia. Ma esistono altri tipi di raggruppamenti stellari molto interessanti: i flussi mareali, lunghe e sottili correnti di stelle che attraversano il cielo. “Non abbiamo idea di come si formino questi flussi, ma un’ipotesi è che si tratti di ammassi stellari distrutti”, spiega Mark Gieles dell’Università di Barcellona.

“Tuttavia, nessuno dei flussi scoperti recentemente ha un ammasso stellare associato, per cui non possiamo essere certi di questa ipotesi. Ma per comprendere la formazione di simili raggruppamenti stellari abbiamo bisogno di studiarne uno che presenti un ammasso associato. Palomar 5 è l’unico caso noto, il che lo rende una Stele di Rosetta per la comprensione della formazione dei flussi stellari. È per questo che lo abbiamo studiato in dettaglio”. Sembra che Palomar 5 sia davvero unico, in quanto è costituito sia da un insieme di stelle molto esteso, con distribuzione sparsa, sia da una coda mareale che occupa oltre 20 gradi in cielo. Il team ha utilizzato dettagliate simulazioni a computer per ricostruire orbite ed evoluzione di ogni stella nell’ammasso, al fine di ricavare i processi che hanno portato Palomar 5 ad assumere la configurazione attuale, a partire dalla sua formazione, avvenuta circa 11,5 miliardi di anni fa.

Recenti studi suggeriscono la presenza di popolazioni di buchi neri nelle regioni centrali degli ammassi globulari. Inoltre, interazioni gravitazionali con questi buchi neri possono portare un certo numero di stelle stelle ad allontanarsi dal cuore degli ammassi stessi. Per questi motivi gli scienziati hanno incluso la presenza di buchi neri stellari in alcune delle simulazioni. Lo studio suggerisce che una popolazione di buchi neri di massa stellare all’interno di Palomar 5 potrebbe avere come risultato la configurazione dell’ammasso così come la osserviamo oggi. Le interazioni orbitali potrebbero aver spedito alcune stelle al di fuori dell’ammasso fino a formare il flusso mareale, ma questo risultato è possibile soltanto prendendo in considerazione un numero di buchi neri significativamente elevato.

“Il numero di buchi neri è quasi tre volte maggiore del previsto in base al numero di stelle nell’ammasso e questo significa che oltre il 20 percento della massa totale dell’ammasso è composto da buchi neri”, afferma Gieles. “I buchi neri hanno ognuno una massa di circa 20 masse solari e si sono formati durante esplosioni di supernova alla fine della vita di stelle massicce, quando l’ammasso era ancora molto giovane”. Secondo le simulazioni del team, nel giro di un miliardo di anni l’ammasso si dissolverà completamente. Poco prima che ciò accada, quello che rimarrà dell’ammasso sarà composto esclusivamente da buchi neri in orbita attorno al centro galattico. Questo suggerisce che Palomar 5 non sia un oggetto unico: si trasformerà del tutto in un flusso stellare, come altri che abbiamo già scoperto. Probabilmente altri ammassi globulari condivideranno lo stesso destino.

Per i ricercatori lo studio rappresenta la conferma del fatto che gli ammassi globulari possono essere luoghi eccellenti in cui cercare buchi neri destinati a collidere tra loro, generando onde gravitazionali rilevabili, o i rari buchi neri di massa intermedia. “Si ritiene che una buona parte delle fusioni tra buchi neri binari si formi in ammassi stellari”, spiega Fabio Antonini della Cardiff University. “In questo scenario una grande incognita è rappresentata da quanti buchi neri vi siano negli ammassi, un fattore difficile da ricavare dal punto di vista osservativo dal momento che i buchi neri non sono visibili. Il nostro metodo fornisce un modo per capire quanti buchi neri ospiti un ammasso stellare, osservando le stelle che sono state espulse dall’ammasso stesso”. Lo studio è stato pubblicato su Nature Astronomy.

Nell’immagine rappresentazione artistica di una concentrazione di buchi neri
Credit: ESA/Hubble, N. Bartmann

https://www.sciencealert.com/a-whole-swarm-of-black-holes-has-been-identified-moving-through-the-milky-way