Sapere Scienza

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Scoperto un buco nero di massa intermedia

15 Febbraio 2017

La maggior parte dei buchi neri conosciuti rientrano in due categorie: quelli piccoli, buchi neri stellari con massa pari a un paio di volte quella del Sole, e supermassicci, con una massa pari a milioni di miliardi di volte quella del Sole.
Ora, gli scienziati hanno annunciato di aver trovato ulteriori prove dell'esistenza di un nuovo tipo di buco nero, chiamato "buco nero di massa intermedia", in un denso aggregato di stelle: il suo peso è di 2.200 volte quello del nostro Sole.

 

Anello mancante

I ricercatori avevano previsto che buchi neri di massa intermedia (intermediate-mass black holes, IMBH) con massa compresa tra 100 e 10.000 volte quella del Sole sarebbero potuti esistere nel nostro Universo. Gli astronomi, finora, avevano individuato solo una manciata di candidati a essere IMBH, quindi questa nuova osservazione potrebbe essere davvero significativa.

Si ritiene che i buchi neri di dimensioni medie possano contenere alcuni indizi importanti su come i buchi neri supermassicci che si osservano nei centri delle galassie siano cresciuti fino a diventare così grandi, una cosa che non può essere facilmente spiegata con le nostre attuali conoscenze della fisica. "I buchi neri di massa intermedia sono l'anello mancante tra i buchi neri di massa stellare e quelli supermasicci" spiega Bulent Kiziltan, dell'Harvard-Smithsonian Centre for Astrophysics, tra gli autori della ricerca.

 

Un ammasso stellare affollato

Il nuovo buco nero di massa intermedia è stato avvistato nascosto nel centro dell'ammasso globulare stellare noto come 47 Tucanae, che si trova a 13 mila anni luce dalla Terra, una distanza relativamente piccola in termini spaziali, e si trova nella parte meridionale della costellazione del Tucano. L'ammasso stellare contiene migliaia di stelle e circa due dozzine di pulsar, il tutto stipato in una sfera di diametro grande solo 120 anni luce e i ricercatori sono da tempo alla ricerca di segni di un buco nero nel suo interno. Si ritiene che i buchi neri si formano quando le stelle collassano su se stesse alla fine della loro vita - quindi con così tante stelle in uno spazio così denso, la probabilità che ci fosse un buco nero era molto elevata. Individuare un buco nero in un cluster globulare non è però affatto semplice.

 

Caccia al buco nero

Di solito, gli astronomi individuano i buchi neri cercando i raggi X che vengono emessi dal disco di materiale che circonda il buco nero stesso. Questo metodo, però, funziona solo quando il buco nero si sta nutrendo attivamente del gas nelle sue vicinanze. Però il centro di 47 Tucanae è privo di gas. Una strategia alternativa che si sarebbe potuta usare era quella individuare il buco nero tramite la sua influenza sulle stelle vicine (è così che abbiamo scoperto il buco nero al centro della nostra galassia) ma 47 Tucanae è troppo affollato e quindi neanche questa avrebbe funzionato. La ricerca di buchi neri di massa intermedia in ammassi globulari va avanti da decenni, in modo non conclusivo.

 

Nel nuovo studio, pubblicato sulla rivista Nature, il gruppo di scienziati si è mosso in modo diverso. Prima di tutto, ha monitorato i movimenti complessivi delle stelle dell'ammasso, invece di concentrarsi sui singoli astri. Poi, ha notato che qualcosa, all'interno del cluster, si comporatva come una sorta di cucchiaio cosmico che agitava le stelle, facendone muovere alcune a velocità più elevate e portandole a grandi distanze. La spiegazione più probabile per questo tipo di attività era la presenza di un buco nero. Il successivo studio delle pulsar, resti di stelle morte che inviano segnali radio luminosi, gli scienziati hanno avuto conferma della loro intuizione.

 

Quanto pesa questo buco nero?

Usando modelli computazionali, gli scienziati sono stati in grado di calcolare che l'ammasso globulare conteneva un buco nero di massa intermedia: il peso dovrebbe essere di circa 2200 masse solari. Considerando il margine di errore, si stima in ogni caso che la sua massa sia compresa tra 1400 e 3700 volte quella del Sole. Il team suggerisce che molti altri ammassi globulari potrebbero celare al loro interno un IMBH.

 

[Immagine: credit CfA/ M. Weiss]

9788822094445   luglio-agosto 2020

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