Gli astronomi stanno sempre più svelando i misteri sui buchi neri. Negli ultimi anni, sono state finalmente catturate foto reali di queste spaventose creature e misurato le onde gravitazionali, increspature nello spazio-tempo, che creano quando si scontrano. Ma c'è ancora molto che non sappiamo sui buchi neri. Uno dei più grandi enigmi è in primo luogo come si formano esattamente.
Gli astronomi ritengono, sia su basi osservative che teoriche, che la maggior parte dei buchi neri si formi quando il centro di una stella massiccia collassa alla fine della sua vita. Il nucleo della stella normalmente fornisce pressione, o supporto, usando il calore di intense reazioni nucleari. Ma una volta che il combustibile di una tale stella è esaurito e le reazioni nucleari si fermano, gli strati interni della stella collassano verso l'interno sotto gravità, schiacciandosi a densità straordinarie.
Il più delle volte, questo collasso catastrofico viene fermato quando il nucleo della stella si condensa in una sfera solida di materia, ricca di particelle chiamate neutroni. Questo porta a una potente esplosione di rimbalzo che distrugge la stella (una supernova) e lascia dietro di sé un oggetto esotico noto come stella di neutroni. Ma i modelli di stelle morenti mostrano che se la stella originale è abbastanza massiccia (40-50 volte la massa del Sole), il collasso continuerà semplicemente senza sosta fino a quando la stella non sarà schiacciata in una singolarità gravitazionale, un buco nero.
Mentre le stelle che collassano per formare stelle di neutroni sono ora regolarmente osservate in tutto l'universo (le indagini sulle supernove ne trovano dozzine di nuove ogni notte), gli astronomi non sono ancora del tutto sicuri di cosa accada durante il collasso di un buco nero. Alcuni modelli pessimisti suggeriscono che l'intera stella verrebbe inghiottita senza lasciare traccia. Altri propongono che il collasso in un buco nero produrrebbe qualche altro tipo di esplosione.
Ad esempio, se la stella sta ruotando al momento del collasso, parte del materiale in caduta può essere focalizzato in getti che sfuggono alla stella ad alta velocità. Mentre questi getti non conterrebbero molta massa, avrebbero una grande energia d’impatto: se si schiantassero contro qualcosa, gli effetti potrebbero essere piuttosto drammatici in termini di energia rilasciata.
Fino ad ora, il miglior candidato per un'esplosione dalla nascita di un buco nero è stato lo strano fenomeno noto come lampi di raggi gamma di lunga durata. Scoperti per la prima volta nel 1960 da satelliti militari, questi eventi sono stati ipotizzati come il risultato di jet accelerati a velocità sbalorditive da buchi neri appena formati da stelle che collassano. Tuttavia, un problema di vecchia data con questo scenario è che i lampi di raggi gamma espellono anche abbondanti detriti radioattivi che continuano a brillare per mesi. Ciò suggerisce che la maggior parte della stella è esplosa verso l'esterno nello spazio (come in una normale supernova), invece di collassare verso l'interno in un buco nero.
Mentre questo non significa che un buco nero non possa essersi formato in una tale esplosione, alcuni hanno concluso che altri modelli forniscono una spiegazione più naturale per i lampi di raggi gamma rispetto alla formazione di un buco nero. Ad esempio, una stella di neutroni super-magnetizzata potrebbe formarsi in una tale esplosione e produrre potenti getti propri.
Gli scienziati tuttavia hanno recentemente scoperto un nuovo e più adatto evento che si potrebbe adattare alla creazione di un buco nero. In due diverse occasioni negli ultimi tre anni, una volta nel 2019 e una volta nel 2021, hanno assistito a un tipo di esplosione eccezionalmente veloce e fugace che, proprio come nei lampi di raggi gamma, ha avuto origine da una piccola quantità di materiale in rapido movimento che si è schiantato contro il gas nel suo ambiente circostante.
Usando la spettroscopia, una tecnica che scompone la luce in diverse lunghezze d'onda, si è potuto dedurre la composizione della stella che è esplosa per ciascuno di questi eventi. Si è scoperto che lo spettro era molto simile alle cosiddette "stelle Wolf-Rayet", un tipo di stella molto massiccia e altamente evoluta, che prende il nome dai due astronomi, Charles Wolf e Georges Rayet, che per primi li hanno rilevati. I ricercatori sono stati persino in grado di escludere una "normale" esplosione di supernova. Non appena la collisione tra il materiale veloce e il suo ambiente cessava, la sorgente praticamente scompariva, piuttosto che brillare per molto tempo.
Questo è esattamente ciò che ci si aspetterebbe se, durante il collasso del suo nucleo, la stella espellesse solo una piccola quantità di materiale con il resto dell'oggetto che collassa verso il basso in un enorme buco nero.