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Scoperta per la prima volta: un buco nero solitario e errante

SDa maggio 2022, non ci sono dubbi sull’esistenza di un buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, la Via Lattea. Dopo anni di lavoro, un team internazionale di ricercatori è stato in grado di catturare una “foto” di questo mostro gravitazionale chiamato Sagittario A* con l’aiuto di otto radiotelescopi.

Nell’Astrophysical Journal, i ricercatori hanno presentato le prove di un secondo buco nero nella Via Lattea. A differenza del Sagittario A*, non è un buco nero stazionario, ma un oggetto che sta attraversando la galassia ad alta velocità.

Gli scienziati non hanno mai rilevato direttamente un singolo buco nero in roaming nello spazio interstellare, anche se considerazioni teoriche suggeriscono che ci sono più di 100 milioni di buchi neri in roaming nella nostra galassia.

Forse a 80 anni luce da noi

Il buco nero che è stato ora scoperto si trova a circa 5.000 anni luce dalla Terra e si trova all’interno Kareena Sagittario Il braccio a spirale della nostra galassia. Da queste informazioni e da complessi calcoli statistici, i ricercatori hanno concluso che il buco nero più vicino alla Terra potrebbe trovarsi a soli 80 anni luce da noi. Per fare un confronto: la stella più vicina – dopo il Sole – si trova a poco più di quattro anni luce di distanza.

La prima scoperta di un buco nero vagante è stata fatta con le misurazioni di Telescopio spaziale Hubble. Questo metodo ha permesso di determinare non solo la distanza di un oggetto, ma anche la sua velocità e massa.

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Di conseguenza, il buco nero si precipita attraverso la Via Lattea a una velocità di 160 mila chilometri all’ora. I ricercatori hanno determinato che la sua massa è sette volte quella del Sole. Pertanto, questo buco nero vagabondo è notevolmente meno massiccio del Sagittario A* al centro della galassia. Questo mostro gravitazionale ha quattro milioni di masse solari.

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Sette volte la massa del sole

La massa relativamente piccola del buco nero appena scoperto si adatta bene alle aspettative teoriche degli astrofisici, che postularono l’esistenza di tali corpi celesti per molto tempo. Si dice che sia solo 20 volte più grande del nostro sole e si sia formato durante le esplosioni di supernova di stelle più grandi.

Il nucleo rimasto in un buco nero dovrebbe esplodere a causa delle forze gravitazionali. Poiché questa implosione non è perfettamente simmetrica, il buco nero che si forma riceve una spinta tale da spingersi attraverso lo spazio, come un colpo di una palla di cannone.

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Il rendering di questo artista mostra uno dei più primitivi buchi neri supermassicci conosciuti (il punto nero centrale) nel cuore di una giovane galassia ricca di stelle.  (Foto: Photo12/Universal Images Group via Getty Images)

Ma come fa il telescopio Hubble, operando nella gamma di lunghezze d’onda ottiche, a localizzare un buco nero solitario quando non emette luce visibile e non è circondato da materiale che emette radiazioni rilevabili? Nel caso del Sagittario A*, l'”immagine” era possibile solo perché questo buco nero è circondato da materia.

Rilevamento obiettivo fine abilitato

Questo cosiddetto disco di accrescimento viene gradualmente inghiottito dal buco nero e si riscalda notevolmente durante il processo. L'”immagine” del Sagittario A* è, dopotutto, un’immagine della radiazione emessa dalle immediate vicinanze del buco nero.

Sebbene un singolo buco nero non contenga questa radiazione, i ricercatori sono stati comunque in grado di rilevarla. Questo perché piega lo spazio circostante a causa della sua gravità. Questa curvatura porta, tra le altre cose, al fatto che la luce di stelle lontane è in arrivo Telescopio Hubble Le mosche vicine al buco nero invisibile deviano leggermente dalla sua orbita.

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I ricercatori parlano del cosiddetto effetto del microlensing. Dimostrano l’accuratezza della deviazione della luce osservata con il seguente esempio: ciò che Hubble è stato in grado di stabilire corrisponde all’osservazione di una moneta situata a Los Angeles utilizzando un telescopio a New York, dimostrando che la posizione della moneta è stata spostata di due centimetri.

Hubble è stato misurato per sei anni

La sfida di una misurazione così accurata può essere vista dal fatto che Hubble ha raccolto dati in un periodo di sei anni per dimostrare l’esistenza di questo buco nero.

I dati di misurazione sono stati valutati da due gruppi di ricerca indipendenti, da un lato da un team di Istituto di scienze del telescopio spaziale a Baltimora sotto la supervisione di Kailash Sahu e d’altra parte da studiosi di Università della California a BerkeleyRegia di Casey Lamm.

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Il professor Reinhard Genzel con il telescopio VLT (montaggio dell'immagine)

Le due squadre sono giunte a conclusioni leggermente diverse, in particolare per quanto riguarda la massa del corpo del vagabondo. Nel caso del team di Lamm, questo è un po’ più piccolo, il che lascia una piccola possibilità che non possa essere un buco nero ma una stella di neutroni.

La spiegazione non è ancora del tutto certa

“Per quanto tendiamo a dire che è sicuramente un buco nero, non possiamo nascondere il fatto che potrebbero esserci altre possibili spiegazioni”, afferma la ricercatrice di Berkeley Jessica Lu.

La ricerca di vagabondi invisibili nella Via Lattea continuerà. Con masse leggermente più grandi di quando un tale oggetto è stato scoperto per la prima volta, potrebbe quindi dimostrare la sua natura di buco nero con un grado di certezza maggiore.

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Tuttavia, è chiaro come saranno le ulteriori ricerche. Sahu osserva che “non c’è altro modo per rilevare buchi neri isolati che misurando l’effetto di un microlensing”.