Spazio e Scienze

Scovato il primo buco nero di massa intermedia?

Recentemente abbiamo già avuto modo di parlare, in diversi articoli a proposito dei buchi neri, di come sia ancora un mistero l'esistenza dei cosiddetti black hole di massa intermedia. Questi ultimi dovrebbero costituire un po' l'anello di congiunzione tra buchi neri di tipo stellare e quelli supermassicci.

Ora però uno studio in via di pubblicazione sul Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) propone forse di far luce – almeno parzialmente – su questo mistero. Gli astronomi infatti hanno raccolto dati sulla pulsar B1820-30A, posta nell'ammasso globulare NGC 6624, su un periodo temporale di 25 anni e pare che abbiano trovato prove della presenza di uno di questi sfuggenti mostri cosmici.

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NGC 6624

Ricordiamo che gli ammassi globulari non sono altro che gruppi di stelle estremamente densi orbitanti in gran numero attorno alle galassie, proprio come satelliti, e contenenti solitamente tra qualche migliaio e alcuni milioni di stelle. Si tratta di oggetti spesso molto antichi, che risultano composti in maggior parte da stelle rosse molto vecchie, e in pratica i processi di formazione stellare sono ivi pressoché assenti.

NGC 6624 in particolare è un bellissimo ammasso globulare, osservabile anche con un binocolo nella costellazione del Sagittario, e orbitante attorno alla Via Lattea. Per la precisione, la sua distanza è di circa 8000 parsec dal Sole e 1200 parsec dal centro della Via Lattea.

sagittarius constellation

In questo ammasso gli astronomi sono riusciti a identificare la pulsar B1820-30A, ovvero una stella di neutroni, che dalle analisi effettuate mostra chiaramente di orbitare attorno a una compagna. Misurandone i parametri orbitali, è stato possibile ricostruire la forma dell'orbita e costruire un modello gravitazionale in base al quale risalire alla natura dell'oggetto che la accompagna: un mostro da 60.000 masse solari. Troppo piccolo per poter essere considerato un buco nero supermassiccio, ma troppo grande per poter essere qualsivoglia oggetto conosciuto. Da qui l'ipotesi immediata di trovarsi di fronte a un candidato ideale di buco nero di massa intermedia.

Artist impression of a supermassive black hole at the centre of a galaxy
Rappresentazione artistica di un buco nero supermassiccio al centro di una galassia

Ovviamente la scoperta necessita di ulteriori verifiche, ma si tratta di un punto di partenza importante, perché getta le basi per una migliore comprensione riguardo tutta una serie di fenomeni. Innanzi tutto, secondo alcune teorie, i buchi neri intermedi potrebbero essere alla base della formazione di quelli supermassicci, attraverso ripetute coalescenze e assorbimenti. Infatti, anche a proposito della formazione dei black hole posti al centro delle galassie, si sa in realtà molto poco.

In secondo luogo, se si verificasse che la presenza di tali oggetti negli ammassi globulari è qualcosa di relativamente comune, ciò potrebbe spiegare alcune proprietà di questi ultimi, come la loro compattezza, sfericità ed elevata attrazione gravitazionale.

Infine, alla base dell'esistenza di buchi neri di massa intermedia, potrebbe esserci un altro grande mistero dell'Astrofisica, ovvero quello riguardante le stelle di popolazione III. Sappiamo infatti che le stelle, in base agli elementi che contengono – idrogeno, elio e una percentuale più o meno elevata di elementi più pesanti – si dividono in stelle di popolazione I e II, rispettivamente. Le stelle di popolazione II sono quelle più antiche, perché in passato l'Universo conteneva meno elementi pesanti rispetto a oggi, in quanto questi vengono formati nei nuclei delle stelle stesse e nelle esplosioni di supernove.

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Esplosione di supernova. Foto: © Juric P / Depositphotos

Tuttavia gli astronomi ipotizzano da tempo che nell'Universo primordiale debba essersi formata una generazione antichissima di stelle, chiamate appunto di popolazione III, costituite esclusivamente da idrogeno ed elio, in quanto altri elementi dovevano essere ancora formati.

A questo punto dobbiamo sottolineare un aspetto molto importante: una stella non può essere indefinitamente grande. C'è un limite ben preciso, detto limite di Eddington, oltre il quale la stella non si forma affatto perché altrimenti risulterebbe instabile, e che risulta essere intorno alle 100 masse solari. Questo limite però dipende strettamente dalla quantità di elementi pesanti presenti nell'astro; in altre parole, se ce ne sono di meno, il limite si innalza. Questo vuol dire che, nel caso delle ipotetiche stelle di popolazione III, essendo formate esclusivamente di idrogeno ed elio, questo limite sarebbe stato ben superiore, consentendo la formazione di stelle enormemente massive, anche di centinaia di masse solari. Oggetti del genere avrebbero avuto una vita brevissima, in quanto sarebbero rapidamente esplose in supernove dopo aver bruciato tutto il loro combustibile, spargendo i loro "prodotti" per il Cosmo, e oggi non dovrebbero essercene più in giro per l'Universo.

stardust

I buchi neri di massa intermedia però, secondo alcune teorie, potrebbero essere i relitti di quell'era antica. Se così è, questo potrebbe aiutarci a capire molto su come si è giunti all'Universo attuale, e in fondo anche a noi, poiché non dobbiamo mai dimenticare che anche gli esseri umani, oltre che qualsiasi forma di vita animale e vegetale, non sono altro che "polvere di stelle".

 

Antonio D'Isanto è dottorando in astronomia presso l'Heidelberg Institute for Theoretical Studies in Germania. La sua attività di ricerca si basa sulla cosiddetta astroinformatica, ovvero l'applicazione di tecnologie e metodologie informatiche per la risoluzione di problemi complessi nel campo della ricerca astrofisica. Si occupa inoltre di reti neurali, deep learning e tecnologie di intelligenza artificiale ed ha un forte interesse per la divulgazione scientifica. Da sempre appassionato di sport, è cintura nera 2°dan di Taekwondo, oltre che di lettura, cinema e tecnologia. Siamo felici di annunciarvi che collabora con Tom's Hardware per la produzione di contenuti scientifici.