Utilizzando il telescopio spaziale Hubble, gli astronomi hanno scoperto il buco nero supermassiccio più vicino mai visto sulla Terra: un gigante cosmico “congelato nel tempo”.
Essendo un esempio di “buco nero di massa intermedia” difficile da rilevare, questo oggetto potrebbe essere un anello mancante nella comprensione della relazione tra massa stellare e buchi neri supermassicci. Sembra che il buco nero abbia una massa di circa 8.200 masse solari, il che lo rende molto più massiccio dei buchi neri di massa stellare, la cui massa varia da 5 a 100 volte la massa del Sole, e molto meno massiccio dei buchi neri supermassicci. , che hanno una massa compresa tra milioni e miliardi della massa del Sole. Il buco nero di massa stellare più vicino scoperto dagli scienziati si chiama Gaia-BH1 e si trova a soli 1.560 anni luce da noi.
D’altra parte, il buco nero di massa intermedia appena scoperto si trova in uno straordinario ammasso di circa dieci milioni di stelle chiamato Omega Centauri, che si trova a circa 18mila anni luce dalla Terra.
È interessante notare che il fatto che il buco nero “congelato” sembri aver fermato la sua crescita supporta l’idea che Omega Centauri sia i resti di un’antica galassia che è stata divorata dalla nostra.
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Ciò suggerisce che Omega Centauri sia in realtà il nucleo di una giovane galassia separata la cui evoluzione si fermò quando fu inghiottita dalla Via Lattea. Se questo evento non si fosse verificato, questo buco nero intermedio sarebbe potuto crescere fino a raggiungere uno stato supermassiccio come il buco nero supermassiccio della Via Lattea, Sagittarius A* (Sgr A*), che ha una massa di 4,3 milioni di volte la massa del Sole e si trova lontano 27.000 anni luce dalla Terra.
Trova ciò che manca
Gli scienziati sanno da tempo che non tutti i buchi neri sono uguali. Mentre è noto che i buchi neri di massa stellare si formano dal collasso di stelle con una massa pari ad almeno otto volte la massa del Sole, i buchi neri supermassicci devono avere un’origine diversa. Questo perché nessuna stella è abbastanza massiccia da collassare e lasciare i resti di questo buco nero. Milioni Molte volte più grande del sole.
Pertanto, gli scienziati suggeriscono che i buchi neri supermassicci nascono e crescono come risultato della fusione di catene di buchi neri che aumentano gradualmente di dimensioni. Ciò è stato dimostrato dalla scoperta di increspature nello spazio-tempo, chiamate onde gravitazionali, provenienti dalla fusione dei buchi neri.
Il processo di fusione e crescita dei buchi neri, combinato con l’enorme divario di massa tra buchi neri di massa stellare e buchi neri supermassicci, significa che dovrebbe esserci un gran numero di buchi neri di medie dimensioni.
Tuttavia, questi buchi neri di massa intermedia, con masse che vanno da poche centinaia a poche migliaia di masse solari, sembrano essere per lo più sfuggiti al rilevamento. Questo perché questi buchi neri giganti di medie dimensioni, come tutti i buchi neri, hanno confini esterni chiamati orizzonti degli eventi.
L’orizzonte degli eventi è il punto in cui l’influenza gravitazionale del buco nero diventa così massiccia che nemmeno la luce può sfuggire. Pertanto, i buchi neri possono essere visti alla luce solo se sono circondati dal materiale di cui si nutrono, che si illumina durante il riscaldamento, oppure se si distruggono e si nutrono di una stella sfortunata in un cosiddetto “evento di interruzione delle maree” (TDE).
I buchi neri intermedi, come quello di Omega Centauri, non sono circondati da molta materia e non si nutrono.
Ciò significa che gli astronomi devono essere piuttosto esperti quando cercano tali buchi neri. Sfruttano gli effetti gravitazionali che questi vuoti hanno sulla materia, come le stelle che orbitano intorno a loro o la luce che li attraversa. Il nuovo team di scoperta ha utilizzato il primo metodo.
Stella in accelerazione
La ricerca di questo buco nero intermedio è iniziata nel 2019 quando Nadine Neumayer del Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) e Anil Seth dell’Università dello Utah hanno ideato un progetto di ricerca per migliorare la nostra comprensione della storia della formazione di Omega Centauri.
In particolare, i ricercatori, insieme a Maximilian Haberl, dottorando presso l’Istituto Max Planck per le scienze spaziali, volevano trovare stelle in rapido movimento in Omega Centauri che dimostrassero che l’ammasso stellare ha un buco nero massiccio, denso o compatto” trasmissione centrale.” Un metodo simile è stato utilizzato per determinare la massa e le dimensioni di Sgr A* utilizzando un gruppo di stelle in rapido movimento nel nucleo della Via Lattea.
Haberle e il suo team hanno utilizzato più di 500 immagini di Hubble di questo ammasso stellare per costruire un enorme database di movimenti stellari a Omega Centauri, misurando le velocità di circa 1,4 milioni di stelle. Questa immagine ripetuta di Omega Centauri, condotta da Hubble non per interesse scientifico ma per calibrare i suoi strumenti, era il set di dati perfetto per la missione del team.
“Cercare stelle ad alta velocità e documentare il loro movimento era come cercare un ago in un pagliaio”, ha detto Haberle. Alla fine, la squadra non ha trovato un ago, ma solo un ago. Sette “Stelle simili ad un ago in un pagliaio”, che si muovono tutte a grande velocità in una piccola regione nel cuore di Omega Centauri.
L’elevata velocità di queste stelle è dovuta alla massa concentrata nelle vicinanze. Se l’equipe avesse trovato solo una stella veloce, sarebbe stato impossibile determinare se la sua velocità fosse il risultato di una grande massa centrale vicina, o se questa stella fosse una stella in fuga che si muoveva molto rapidamente su un percorso rettilineo – in assenza di qualsiasi massa centrale.
L’osservazione e la misurazione delle diverse velocità e direzioni di sette stelle ha permesso di giungere a questa conclusione. Le misurazioni hanno rivelato una massa centrale equivalente a 8.200 soli, mentre le ispezioni visive dell’area non hanno rivelato alcun oggetto simile a stelle. Questo è esattamente ciò che ci aspetteremmo di trovare se esistesse un buco nero in questa regione, che il team ha definito “mesi luce”.
Il fatto che la nostra galassia sia maturata abbastanza da far crescere un buco nero supermassiccio nel suo cuore significa che potrebbe aver superato il punto in cui può avere molti buchi neri di massa intermedia. Il team afferma che questo buco esiste nella Via Lattea perché il cannibalismo della sua galassia madre ha portato a una riduzione dei suoi processi di crescita.
Haberle ha detto: “Studi precedenti hanno sollevato domande molto importanti come: dove si trovano le stelle ad alta velocità. Ora abbiamo una risposta a questa domanda e la conferma che la stella Omega Centauri contiene un buco nero di massa intermedia a una distanza di circa 18mila anni luce, questo è “L’esempio più vicino conosciuto di buco nero supermassiccio”.
Naturalmente, questo non cambia realmente lo status di Sgr A* come il buco nero supermassiccio più vicino alla Terra, o lo status di Gaia BH1 come il buco nero di massa stellare più vicino alla Terra, ma fornisce una certa rassicurazione sul fatto che gli scienziati sono sulla buona strada. strada giusta se pensano in primo luogo a come il nostro buco nero potrebbe essere diventato centrale per un gigante cosmico.
La ricerca del team è stata pubblicata mercoledì (10 luglio) sulla rivista Nature.
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