Gli astronomi hanno trovato un buco nero con una massa stellare di 70 volte quella del Sole ma, secondo gli attuali modelli di evoluzione stellare, la sua dimensione è impossibile, almeno nella Via Lattea.
La composizione chimica delle stelle più massicce della nostra galassia suggerisce che perdono gran parte della loro massa alla fine della loro vita a causa di esplosioni e potenti venti stellari, prima che il nucleo della stella collassi in un buco nero.
Le stelle pesanti nella gamma di massa che potrebbero produrre un buco nero dovrebbero terminare la loro vita come una supernova a instabilità di coppia che dovrebbe eliminare completamente il nucleo della stella. A questo punto, gli astronomi si domandano come il buco nero – chiamato LB-1 – sia potuto diventare così grande.
“Buchi neri di tale massa non dovrebbero nemmeno esistere nella nostra galassia, secondo la maggior parte degli attuali modelli sull’evoluzione stellare“, ha commentato l’astronomo Jifeng Liu dell’Osservatorio astronomico nazionale cinese. “LB-1 è due volte più massiccio di quanto pensassimo possibile. Ora i teorici dovranno affrontare la sfida di spiegarne la formazione“.
Il metodo con cui è stato rilevato il buco nero è stato davvero intelligente.
I buchi neri, a meno che non stiano accumulando attivamente materia, un processo visibile in diverse lunghezze d’onda attraverso lo spettro, sono letteralmente invisibili. Non emettono alcuna radiazione che possiamo rilevare: niente luce, niente onde radio, niente raggi X o altro. Ma ciò non significa che non abbiamo modo di rilevarli.
Nel lontano 1783, il naturalista inglese John Michell (la prima persona a proporre l’esistenza dei buchi neri) suggerì che i buchi neri potrebbero essere rilevabili se fossero orbitati da qualcosa che emette luce – come una stella compagna – che si muovesse attorno al centro di gravità reciproco del sistema binario risultante.
Questo è ora noto come il metodo della velocità radiale, ed è uno dei modi principali che utilizziamo per cercare e confermare l’esistenza di esopianeti difficili da vedere, che possono esercitare una piccola influenza gravitazionale sulle loro stelle. Lo stesso metodo può essere usato per trovare altre cose invisibili, come i buchi neri.
Liu e i suoi colleghi stavano usando il telescopio spettroscopico a fibre ottiche multi-oggetto di grandi dimensioni del cielo (LAMOST) in Cina per cercare stelle di questo tipo e hanno avuto un successo su una stella gigante blu della sequenza principale.
Ma ci sono volute osservazioni di follow-up usando il potente Gran Telescopio Canarias in Spagna e l’Osservatorio Keck negli Stati Uniti per rivelare l’incredibile natura di ciò che gli scienziati avevano scoperto.
La stella, che ha circa 35 milioni di anni e raggiunge circa otto volte la massa del Sole, orbita attorno al buco nero ogni 79 giorni su quella che i ricercatori hanno definito un’orbita “sorprendentemente circolare“.
È stato rilevato un altro buco nero di una gamma di massa simile, circa 62 masse solari che è nato a seguito di una collisione tra due buchi neri in una coppia binaria – GW150914, il primo rilevamento diretto di onde gravitazionali mai realizzato dagli umani. Non è nella Via Lattea, ma ha permesso di capire come può formarsi un buco nero.
Ma LB-1, appena scoperto, ha ancora il suo compagno binario. Uno scenario potrebbe configurare che LB-1 si sia formato dalla collisione di due buchi neri e poi abbia catturato la stella più tardi, ma l’orbita circolare del suo compagno causa un problema. Una cattura produrrebbe un’orbita ellittica altamente eccentrica. Il tempo potrebbe appianare questa orbita, ma richiederebbe più tempo dell’età della stella.
Una possibilità, tuttavia, potrebbe essere una supernova di fallback, in cui il materiale espulso dalla stella morente vi ricade immediatamente, determinando la formazione diretta di un buco nero. Ciò è teoricamente possibile in determinate condizioni, ma attualmente non esiste alcuna prova diretta.
Forse LB-1, hanno notato i ricercatori nel loro articolo, potrebbe essere questa prova diretta.
Comunque si sia formato, LB-1 è diventato improvvisamente uno degli oggetti più interessanti della Via Lattea e probabilmente ne seguirà una raffica di osservazioni di follow-up.
“Questa scoperta ci costringe a riesaminare i nostri modelli di come si formano i buchi neri di massa stellare“, ha dichiarato il direttore del LIGO David Reitze dell’Università della Florida, che non è stato coinvolto nella ricerca.
“Questo straordinario risultato, insieme alle rilevazioni LIGO-Virgo delle collisioni binarie di buchi neri negli ultimi anni, punta davvero verso una rinascita nella nostra comprensione dell’astrofisica dei buchi neri“.
La ricerca è stata pubblicata su Nature.
