Un Buco Nero Straordinario in Andromeda

25 Gen 2022 Un Buco Nero Straordinario in Andromeda

Molto tempo fa, una galassia più piccola è ricaduta addosso alla nostra vicina galattica, Andromeda, finendo per essere distrutta dalle forze mareali in gioco. Ma, mentre le stelle esterne della galassia si sono disperse, il suo nucleo centrale è rimasto inalterato e spoglio, in orbita attorno ad Andromeda, con tanto di buco nero al centro. Sono le conclusioni di un nuovo studio che ha permesso di individuare un buco nero con massa centomila volte quella solare al centro di un vasto raggruppamento di stelle in Andromeda.

Gran parte dei buchi neri conosciuti rientrano essenzialmente in due categorie: piccoli buchi neri di massa stellare e buchi neri supermassicci con massa di milioni o miliardi di Soli. I buchi neri di massa intermedia, con massa tra 100 e 10.000 volte quella solare, finora si sono rivelati particolarmente rari ed elusivi, difficili da individuare, anche se potrebbero rivelarsi i semi da cui si sono sviluppati gli enormi buchi neri che osserviamo oggi nel centro delle grandi galassie.

Il buco nero era annidato all’interno di B023-G078, un enorme ammasso stellare in Andromeda. Per lungo tempo si è pensato che B023-G078 fosse un ammasso globulare, un raggruppamento sferoidale di antiche stelle in orbita attorno alla galassia, ma secondo i ricercatori l’oggetto è invece un nucleo galattico spoglio, tutto ciò che è rimasto di una piccola galassia che è precipitata addosso ad Andromeda, venendo distrutta. Le stelle della piccola galassia sono state strappate via dalle forze gravitazionali in gioco durante la fusione ed è rimasta solo la regione centrale, un nucleo piccolo e denso di stelle in orbita attorno ad Andromeda, con al centro un buco nero.

Nell’immagine la galassia di Andromeda e nel riquadro una ripresa dell’ammasso B023-G78, in cui è stato individuato il buco nero CREDIT: Iván Éder; HST ACS/HRC

“Abbiamo già scoperto notevoli buchi neri all’interno di massicci nuclei spogli più grandi di B023-G078. Sapevamo che dovevano esserci buchi neri più piccoli in nuclei di massa inferiore, ma non avevamo prove dirette della loro presenza”, afferma Renuka Pechetti della Liverpool John Moores University, a guida dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal. “Ritengo che questo sia un chiaro esempio del fatto che abbiamo finalmente scoperto uno di questi oggetti”. Precedenti studi avevano determinato che la massa di B023-G078 fosse pari a circa 6,2 milioni di masse solari. “Sapevo che B023-G078 era uno degli oggetti più massicci in Andromeda e pensavo che potesse essere un buon candidato a rivelarsi un nucleo spoglio. Ma avevamo bisogno di dati per provarlo. Ci siamo rivolti a vari telescopi per ottenere altre osservazioni per molti, molti anni e le mie proposte non sono andate a buon fine”, spiega Anil Seth dell’University of Utah, coautore dello studio.

Ma grazie a recenti osservazioni effettuate con l’Osservatorio Gemini e immagini del telescopio Hubble, il team ha calcolato la quantità di massa distribuita all’interno dell’oggetto, modellandone le caratteristiche luminose. Un ammasso globulare ha una firma di luce tipica, analoga vicino al centro e nelle regioni esterne. Ma B023-G078 è differente. Anche la composizione chimica varia in diverse regioni, con gli elementi più pesanti concentrati nelle stelle al centro. “Le stelle negli ammassi globulari si formano sostanzialmente nello stesso periodo. Al contrario, i nuclei esposti possono presentare vari episodi ripetuti di formazione stellare, in cui il gas ricade verso il centro della galassia, facendo nascere nuove stelle. Anche altri ammassi stellari possono venire trascinati verso il centro dalle forze gravitazionali della galassia”, spiega Seth.

I ricercatori hanno utilizzato la distribuzione di massa dell’oggetto per prevedere con quale velocità le stelle potrebbero muoversi in una data posizione all’interno dell’ammasso e hanno confrontato i risultati con i dati a disposizione. Le stelle più veloci orbitano attorno al centro, con un moto che può essere spiegato dalla presenza di un buco nero. “Le velocità stellari che abbiamo ricavato forniscono una prova diretta del fatto che proprio al centro vi sia un qualche tipo di massa oscura”, afferma Pechetti. “È molto difficile che negli ammassi globulari si formino buchi neri massicci. Ma se si tratta di un nucleo spoglio, allora può esserci già un buco nero presente, rimasto come residuo della galassia più piccola che è ricaduta in quella più grande”. Effettuare osservazioni in altre galassie alla ricerca di ulteriori buchi neri di massa intermedia può aiutare gli astronomi a comprendere meglio la formazione e l’evoluzione delle grandi galassie e dei loro buchi neri supermassicci centrali.

Nell’immagine la galassia di Andromeda ripresa dal telescopio spaziale Galaxy Evolution Explorer (GALEX) della NASA in luce ultravioletta.
Image Credit: NASA, JPL-Caltech, GALEX

https://attheu.utah.edu/science-technology/extraordinary-black-hole/

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