Perché non troviamo buchi neri massicci? Gli astronomi hanno la risposta

I nostri telescopi non hanno mai rilevato un buco nero più massiccio di venti volte la massa del Sole, anche se sappiamo della loro esistenza e li abbiamo "sentiti" fondersi attraverso la rilevazione delle onde gravitazionali. Ora sappiamo che potrebbe essere dovuto ai nostri “pregiudizi”.

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a cura di Alessandro Crea

Nel 2015 le strutture LIGO hanno rilevato per la prima volta onde gravitazionali, emesse da due buchi neri massicci di diverse decine di volte la massa del Sole durante il processo di fusione. Questa scoperta scosse la comunità astronomica perché pochi di loro avevano previsto l’esistenza di tali buchi neri massicci. Prima delle rilevazioni di onde gravitazionali, tuttavia, i nostri telescopi convenzionali avevano trovato prove dell'esistenza di buchi neri di massa stellare in circa 20 casi. Tuttavia, nessuno di essi risultava così massiccio come quelli ora osservati attraverso la radiazione delle onde gravitazionali emessa durante la fusione.

Questa disparità può essere parzialmente spiegata dal volume più grande dell'Universo che viene sondato dai rivelatori di onde gravitazionali. LIGO-Virgo può trovare più facilmente buchi neri massicci perché le loro onde sono più forti rispetto a quelle dei buchi neri più chiari, il che implica che questi potrebbero essere eventi rari, ma rumorosi. Ma come si spiega che non vi siano rilevamenti di tali buchi neri usando i telescopi? I buchi neri, o almeno l'ambiente che li circonda, si illuminano quando divorano lentamente una stella compagna. Attraverso le misurazioni del moto orbitale della sventurata stella, la massa del buco nero può essere determinata.

Un team di astronomi guidato da Peter Jonker della Radboud University si è reso conto che le osservazioni al telescopio risentono di preconcetti verso la rilevazione di buchi neri massicci. Tali buchi neri massicci possono, in linea di principio, essere osservati se mangiano massa da una stella compagna. Tuttavia, le circostanze perché ciò avvenga e possa essere osservato è difficile nella pratica, ciò spiega la mancanza di rilevamenti di buchi neri massicci attraverso le osservazioni al telescopio.

I buchi neri più grandi si formano attraverso l'implosione di stelle massicce, invece che da esplosioni di tali stelle ("supernova"). Formatisi attraverso un'implosione, questi buchi neri massicci rimangono nello stesso luogo in cui sono nati i loro predecessori (le stelle massicce). Tuttavia, ciò significa che rimangono avvolte da polvere e gas. I buchi neri più leggeri invece, nati da stelle massicce attraverso esplosioni di supernova, durante tale esplosione allontanano e spingono via i gas e le polveri che li circondano lontano dal piano della Via Lattea, rendendosi quindi più facilmente osservabili dai nostri telescopi che possono quindi misurare la loro massa.

Ad aggravare questo pregiudizio, come osservato da Jonker e colleghi, è che qualsiasi stella compagna di un buco nero massiccio deve orbitare a una distanza relativamente grande, rendendo più raro l'evento che una stella compagna venga divorata e che l'evento sia osservabile. Quindi, i buchi neri più massicci daranno più raramente indicazioni della loro posizione. L'imminente lancio del telescopio spaziale James Webb (JWST) il 18 dicembre permetterà agli astronomi di testare queste idee.